Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

Journal of Applied Optics

拉曼量子存储研究进展

Wei XIONG, 西南交通大学 信息科学与技术学院,四川 成都 611756, Yinjiang HUANG, Xueying Zhang, Si SHEN, Zichang ZHANG, Bo JING, Shihai Wei, Haizhi SONG, 西华大学 理学院 高性能科学计算省高校重点实验室,四川 成都 610039, 西南技术物理研究所,四川 成都 610041

Published Jan 1, 2025• 0 citations
Publisher

Abstract

量子存储器是实现光量子态存储与检索的关键器件,在量子通信、量子计算以及量子精密测量等领域具有重要作用。目前,量子存储器已在多种物理体系和存储协议中得到广泛验证。其中,热原子系综体系因其可在室温条件工作、制备成本较低且具备强光-原子相互作用的天然优势,备受关注。在众多存储协议中,拉曼量子存储协议凭借大带宽特性以及对超短脉冲信号高效存储的能力,非常适合高速量子信息处理,因而成为了量子存储的研究热点。基于此,本文回顾了热原子系综结合拉曼存储协议量子存储器的最新研究进展,主要包括介绍量子存储器性能指标、阐述拉曼存储协议的原理和特性、综述相关理论与实验研究进展,以及对未来研究的展望。

DOI
10.5768/jao202546.0612003

Related papers

多光子干涉在量子计算及量子机器学习中的研究进展(特邀)

占浩 Zhan Hao, 胥亮 Xu Liang, 张利剑 Zhang Lijian

多光子干涉是由全同光子在多模线性光网络中产生的联合量子干涉效应,属于光量子系统中一类核心的非经典现象,也是光量子信息处理的重要资源。近年来,随着光量子信息技术的迅速发展,多光子干涉在通用光量子逻辑门的构建以及经典计算机难以模拟的玻色采样等量子计算任务中发挥着关键作用。其中,玻色采样能够在通用量子计算成熟之前率先展示量子优越性,因而自提出以来持续受到广泛关注。与此同时,面向光量子平台的量子机器学习架构不断涌现,致力于将多光子干涉所蕴含的计算能力与机器学习模型结合,推动具有实用价值的量子优势发展。首先,系统回顾多光子干涉的基本原理,涵盖线性光网络模型、积和式描述及玻色采样的计算复杂性;其次,重点介绍其在量子计算中的应用,包括线性光学量子计算架构、基于多光子干涉的量子逻辑门及其应用,以及玻色采样的实验进展;接着,讨论其在量子机器学习领域的创新应用,如量子核方法、光量子神经网络和光量子储备池计算等;最后,总结当前的关键挑战与瓶颈,并对其未来研究方向进行展望。

Acta Optica Sinica•Jan 1, 2025•1 citation

双光子共振激发的里德堡原子数目估计

安强 An Qiang, 刘成敬 LIU Chengjing, 杨凯 YANG Kai +3 more

现有量子微波测量系统中,碱金属原子气室是其核心物理组件。目前,原子气室的检测性能参数主要包括气室玻壳折射率、透光率及内部原子配比、密度等,不能直接体现出气室内被激发的里德堡原子数目,不利于装置整体性能的表征和优化。根据理想气体状态方程,综合里德堡阻塞效应、气体原子分布等因素,建立了双光子共振激发的里德堡原子数目理论计算模型,提出了基于最优化电磁诱导透明光谱的里德堡原子数目估计方法,并采用两种不同形状铯原子气室进行实验估算,其结果与理论计算结果基本一致。

ACTA PHOTONICA SINICA•Jan 1, 2023•0 citations

原子纠缠增强的量子精密测量(特邀)

陈嘉怡 Chen Jiayi, 贾鑫 Jia Xin, 徐忠孝 Xu Zhongxiao +1 more

量子精密测量是指利用量子资源实现超越经典极限的高精度物理量测量,其中,通过操控原子自旋态制作出原子钟及原子磁力计等高精度量子传感器,可以感知到微小的频率或磁场的变化。自旋压缩态作为一种重要的量子资源,在量子增强领域能够提高测量灵敏度,具有重要的应用价值,因而受到人们的高度关注。基于物理机制的区别分别介绍了三种自旋压缩态的制备方法,回顾了纠缠增强的量子精密测量研究的重要进展,并结合近年来快速发展的可编辑量子多体系统,展望了纠缠增强测量技术未来的发展方向。

Laser & Optoelectronics Progress•Jan 1, 2025•3 citations

基于量子行走的电子支付协议

何业锋 He Yefeng, 杨梦玫 Yang Mengmei, 李智 Li Zhi +2 more

目前,量子行走已广泛应用于量子计算和量子模拟中,并可应用于量子隐形传态中。提出了一种基于量子行走的电子支付协议。在协议中,买家基于可信第三方平台,将部分购物信息通过量子行走传送给银行和商家,完成一次网络购物。此协议将量子行走与电子支付相结合,使参与方仅需制备单光子便可以得到所需的纠缠资源,便于量子态的制备和实现。同时,协议不仅满足购物清单对银行保密,还实现了购买者的部分私人信息对商家保密,提高了隐私保护能力。最后的安全性分析表明,该协议可以抵御内部和外部攻击,对于当前技术是安全可行的。

Acta Optica Sinica•Jan 1, 2023•2 citations

弦理论中的量子纠缠的数学建模

Jincheng Zhang

弦理论是当前物理学中最具挑战性的理论,它试图统一所有已知的物理规律。其中,量子纠缠是量子力学中一种独特的现象,在量子计算和量子信息等领域具有重要的应用前景。本研究旨在提出一种基于弦理论的量子纠缠模型,该模型能够捕捉弦理论中量子纠缠的复杂性,并提供新的量子信息处理方法。本文将详细阐述该模型的构建过程,包括量子纠缠的数学建模和量子计算优化方法,并探讨该模型在量子信息处理方面的潜在应用。

•Aug 29, 2026•0 citations

腔量子电动力学中光子阻塞效应的研究进展(特邀)

唐静 Tang Jing, 邓元刚 Deng Yuangang

光子阻塞效应是腔量子电动力学中的核心非线性现象,通过抑制多光子激发实现单光子或光子束的确定性调控,为量子信息科学的发展提供了关键物理手段。当前研究主要聚焦于常规光子阻塞与非常规光子阻塞两大机制:前者依赖原子-腔强耦合诱导的非谐性能级劈裂,通过能谱非均匀性有效抑制多光子跃迁;后者则利用多路径间的破坏性量子干涉效应,即便在弱耦合条件下也能抑制双光子激发,从而显著降低了对强非线性的需求。两者的协同作用可进一步优化光子阻塞的性能,显著提升阻塞效率。近年来,该领域研究不断拓展至非互易光子阻塞、非线性耗散调控等方向,不仅为理解量子光学中的非线性行为提供了更丰富的理论框架,也为量子信息处理、量子计算和量子精密测量等应用奠定了技术基础。此外,多光子阻塞及其扩展机制的研究也为发展多光子量子技术提供了重要支撑。本综述系统梳理了单光子阻塞、多光子阻塞及其拓展机制的实现方案与最新研究进展,重点探讨其在单光子源、量子信息处理及量子网络等前沿领域的潜在应用。最后,展望了光子阻塞效应未来的发展方向,包括新型非常规光子阻塞机制的探索,以及其在大规模量子信息系统中的应用前景。

Laser & Optoelectronics Progress•Jan 1, 2025•3 citations
量子存储器是实现光量子态存储与检索的关键器件,在量子通信、量子计算以及量子精密测量等领域具有重要作用。目前,量子存储器已在多种物理体系和存储协议中得到广泛验证。其中,热原子系综体系因其可在室温条件工作、制备成本较低且具备强光-原子相互作用的天然优势,备受关注。在众多存储协议中,拉曼量子存储协议凭借大带宽特性以及对超短脉冲信号高效存储的能力,非常适合高速量子信息处理,因而成为了量子存储的研究热点。基于此,本文回顾了热原子系综结合拉曼存储协议量子存储器的最新研究进展,主要包括介绍量子存储器性能指标、阐述拉曼存储协议的原理和特性、综述相关理论与实验研究进展,以及对未来研究的展望。
多光子干涉是由全同光子在多模线性光网络中产生的联合量子干涉效应,属于光量子系统中一类核心的非经典现象,也是光量子信息处理的重要资源。近年来,随着光量子信息技术的迅速发展,多光子干涉在通用光量子逻辑门的构建以及经典计算机难以模拟的玻色采样等量子计算任务中发挥着关键作用。其中,玻色采样能够在通用量子计算成熟之前率先展示量子优越性,因而自提出以来持续受到广泛关注。与此同时,面向光量子平台的量子机器学习架构不断涌现,致力于将多光子干涉所蕴含的计算能力与机器学习模型结合,推动具有实用价值的量子优势发展。首先,系统回顾多光子干涉的基本原理,涵盖线性光网络模型、积和式描述及玻色采样的计算复杂性;其次,重点介绍其在量子计算中的应用,包括线性光学量子计算架构、基于多光子干涉的量子逻辑门及其应用,以及玻色采样的实验进展;接着,讨论其在量子机器学习领域的创新应用,如量子核方法、光量子神经网络和光量子储备池计算等;最后,总结当前的关键挑战与瓶颈,并对其未来研究方向进行展望。
现有量子微波测量系统中,碱金属原子气室是其核心物理组件。目前,原子气室的检测性能参数主要包括气室玻壳折射率、透光率及内部原子配比、密度等,不能直接体现出气室内被激发的里德堡原子数目,不利于装置整体性能的表征和优化。根据理想气体状态方程,综合里德堡阻塞效应、气体原子分布等因素,建立了双光子共振激发的里德堡原子数目理论计算模型,提出了基于最优化电磁诱导透明光谱的里德堡原子数目估计方法,并采用两种不同形状铯原子气室进行实验估算,其结果与理论计算结果基本一致。
量子精密测量是指利用量子资源实现超越经典极限的高精度物理量测量,其中,通过操控原子自旋态制作出原子钟及原子磁力计等高精度量子传感器,可以感知到微小的频率或磁场的变化。自旋压缩态作为一种重要的量子资源,在量子增强领域能够提高测量灵敏度,具有重要的应用价值,因而受到人们的高度关注。基于物理机制的区别分别介绍了三种自旋压缩态的制备方法,回顾了纠缠增强的量子精密测量研究的重要进展,并结合近年来快速发展的可编辑量子多体系统,展望了纠缠增强测量技术未来的发展方向。
目前,量子行走已广泛应用于量子计算和量子模拟中,并可应用于量子隐形传态中。提出了一种基于量子行走的电子支付协议。在协议中,买家基于可信第三方平台,将部分购物信息通过量子行走传送给银行和商家,完成一次网络购物。此协议将量子行走与电子支付相结合,使参与方仅需制备单光子便可以得到所需的纠缠资源,便于量子态的制备和实现。同时,协议不仅满足购物清单对银行保密,还实现了购买者的部分私人信息对商家保密,提高了隐私保护能力。最后的安全性分析表明,该协议可以抵御内部和外部攻击,对于当前技术是安全可行的。
弦理论是当前物理学中最具挑战性的理论,它试图统一所有已知的物理规律。其中,量子纠缠是量子力学中一种独特的现象,在量子计算和量子信息等领域具有重要的应用前景。本研究旨在提出一种基于弦理论的量子纠缠模型,该模型能够捕捉弦理论中量子纠缠的复杂性,并提供新的量子信息处理方法。本文将详细阐述该模型的构建过程,包括量子纠缠的数学建模和量子计算优化方法,并探讨该模型在量子信息处理方面的潜在应用。
光子阻塞效应是腔量子电动力学中的核心非线性现象,通过抑制多光子激发实现单光子或光子束的确定性调控,为量子信息科学的发展提供了关键物理手段。当前研究主要聚焦于常规光子阻塞与非常规光子阻塞两大机制:前者依赖原子-腔强耦合诱导的非谐性能级劈裂,通过能谱非均匀性有效抑制多光子跃迁;后者则利用多路径间的破坏性量子干涉效应,即便在弱耦合条件下也能抑制双光子激发,从而显著降低了对强非线性的需求。两者的协同作用可进一步优化光子阻塞的性能,显著提升阻塞效率。近年来,该领域研究不断拓展至非互易光子阻塞、非线性耗散调控等方向,不仅为理解量子光学中的非线性行为提供了更丰富的理论框架,也为量子信息处理、量子计算和量子精密测量等应用奠定了技术基础。此外,多光子阻塞及其扩展机制的研究也为发展多光子量子技术提供了重要支撑。本综述系统梳理了单光子阻塞、多光子阻塞及其拓展机制的实现方案与最新研究进展,重点探讨其在单光子源、量子信息处理及量子网络等前沿领域的潜在应用。最后,展望了光子阻塞效应未来的发展方向,包括新型非常规光子阻塞机制的探索,以及其在大规模量子信息系统中的应用前景。