Figura 1 (a) Estrutura de nível de íons 151 Eu 3 + em campo magnético zero. (b) Diagrama da configuração experimental. Os moduladores ópticos acústicos rotulados como AOM 1 e AOM 2 são empregados para gerar a preparação e os feixes de entrada. Os feixes de entrada e de preparação são combinados por um divisor de feixe (BS) com uma relação de reflexão-transmissão de 90 ∶ 10. O feixe combinado é acoplado ao guia de ondas e então coletado em uma fibra monomodo com um grupo de lentes. O obturador mecânico 1 e o obturador 2 garantem que o detector de fóton único esteja protegido da forte luz de preparação. Detalhe:vista superior da memória quântica on-chip sob um microscópio. Seis faixas são fabricadas na amostra com um espaçamento de 23 μ m, formando cinco guias de onda do tipo IV. O central com a perda de inserção mínima é empregado para o armazenamento quântico. As linhas de prata fornecem o campo elétrico para o controle do tempo de armazenamento. FC:acoplador de fibra, HWP:placa de meia onda. Phys. Rev. Lett. 125, 260504
Pesquisadores do CAS Key Laboratory of Quantum Information da University of Science and Technology of China (USTC) da Chinese Academy of Sciences demonstraram o armazenamento sob demanda de qubits fotônicos em uma memória quântica de estado sólido integrada pela primeira vez. Este trabalho foi publicado em Cartas de revisão de física .
A memória quântica é a tecnologia central para a construção de redes quânticas em grande escala. Repetidores quânticos ou discos rígidos quânticos, baseado em memórias quânticas, pode superar efetivamente a perda de fótons no canal, estendendo assim a distância de trabalho das redes quânticas.
O armazenamento sob demanda requer a determinação do tempo de armazenamento após o fóton ter sido absorvido pela memória quântica, que é essencial para redes quânticas. Contudo, memórias quânticas de estado sólido integradas demonstradas até agora são todas baseadas no esquema de comb de frequência atômica (AFC) com um tempo de armazenamento predeterminado.
Para obter armazenamento sob demanda, os pesquisadores adotaram um esquema de memória quântica modificado:o esquema AFC modulado por Stark. Eles fizeram uso do efeito Stark para manipular a evolução dos íons de terras raras em tempo real, introduzindo dois pulsos elétricos para controlar o tempo de armazenamento da memória quântica.
Os pesquisadores usaram primeiro um sistema de micromaquinagem a laser de femtossegundo (FLM) para fabricar guias de ondas ópticas na superfície de um cristal de silicato de ítrio dopado com európio, e, em seguida, colocados dois eletrodos no chip em ambos os lados dos guias de onda ópticos, de modo que o tempo de armazenamento pudesse ser controlado em tempo real com uma tensão compatível com a lógica transistor-transistor (TTL). A perda de inserção do guia de onda óptico foi inferior a 1 dB, que é atualmente o melhor valor relatado para memórias quânticas de estado sólido integradas.
Eles demonstraram o armazenamento sob demanda de qubits de bin de tempo com essa memória quântica de estado sólido integrada, com uma fidelidade de armazenamento de 99,3% ± 0,2%. Este resultado está próximo da melhor fidelidade de armazenamento alcançada com cristais em massa (99,9%, PRL108, 190505) que também foi relatado pelo mesmo grupo de pesquisa em 2012. A alta fidelidade indica a confiabilidade desta memória quântica integrada.
Este trabalho é de grande importância para a construção de memória quântica de grande capacidade e construção de redes quânticas.
