单原子绝热量子存储器的性能与带宽建模

量子存储器对于构成未来量子互联网骨干的量子中继器至关重要。此类存储器可在可控时间内捕获信号态，之后该态可被读出。本工作中，我们从理论上研究了原子材料与工程参数如何影响量子存储器的性能与带宽。我们应用了基于 Lindblad 主方程与绝热量子态操控的量子存储器运作理论模型。通过展示二维六方氮化硼（hBN）中的两种缺陷，评估了材料特性及其不确定性，以确定拉曼型量子存储器的性能。我们推导出一种基于材料参数计算信号带宽以及可实现的最大效率的方案。带宽取决于四个因素：信号光子频率、电子结构中的偶极跃迁矩、腔体积以及外部控制电场强度。由于我们的方案具有通用性且独立于材料，可应用于许多其他具有合适三能级结构的量子材料。因此我们为量子存储器的材料设计与筛选提供了一条有前景的途径。我们的工作从而朝实现大规模量子网络迈出了重要一步。