面向多路复用量子网络链路的可承诺自旋波固态量子记忆

在远距离物质节点之间分发可承诺纠缠的能力，是大规模量子网络实现的基本要求之一。未来应用的一些关键需求包括高速率的 telecom 波长下的承诺信任、多路复用操作以及对存储激发态的按需检索，以便同步分离的量子链路。尽管在各种物理系统中取得了巨大进展，但仍然不存在同时实现 telecom 承诺纠缠、多路复用操作和按需检索的量子节点。本工作中，我们将窄带参数光子对源与基于稀土掺杂晶体的固态量子记忆相结合，演示了在空间分离的自旋波量子记忆之间实现 telecom 承诺纠缠，同时实现完全可调的检索时间和 15 模式的时域多路复用。在第一次实验中，存储在自旋态中取决于纠缠承诺信任。在利用对读出脉冲相位控制的优势下，我们实现了对存储光子进行条件相位移，具体取决于哪个承诺探测器被触发。我们利用这一效应，在给定量子态下将纠缠承诺信率翻倍，最高可达 510 个每秒，伴随检测率为 0.32 个每秒，测得的正凑度显著超过 6 个标准差。在第二次实验中，我们通过实现一种带有 100 μs 死区的无条件存储方案，模拟了长距离链路的通信时间。我们利用时域多路复用，将纠缠速率提高了相对于单模存储的 15 倍，达到每个承诺探测器的 22 个每秒。这一结果表明，我们的体系结构是实现可扩展高速率量子网络链路的理想候选方案。