基于梯度回声存储协议的里德堡自旋波复用存储与相互作用

集体里德堡激发为量子信息处理、传感和非线性量子光学提供了强可控的相互作用，但其与基于时间或频谱复用方案（如梯度回声存储（GEM）协议）的集成受到由大自旋波波矢引起的快速运动退相干的阻碍。我们展示了一种新型多光子寻址与接口方案（其能级构型呈字母N形状），该方案使我们能够产生近乎零动量转移的集体里德堡激发，将里德堡自旋波寿命延长近十倍。该方案依赖于两个以魔法角排布的额外离共振驱动场，在形成闭合波矢回路的同时仍与 GEM 诱导的非均匀展宽兼容。这使得在多模量子存储器中能够实现长寿命里德堡自旋波的存储与操控。利用相邻里德堡态之间的微波耦合，我们可以通过相互作用诱导的衰减来控制存储激发模式间的衰减，并展示检索光信号的相互作用控制衍射。我们的结果重新确立了里德堡激发与 GEM 之间的兼容性，为实现具有可控长程相互作用的多模量子存储器以及其在量子网络、传感和量子信息处理中的应用提供了一条途径。