上海交大量子存储重大突破：宽带容量实现技术跨越
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2025年11月21日，上海交通大学物理与天文学院讲席教授、李政道研究所兼职研究员张卫平带领的科研团队在量子信息存储领域取得重要进展，成功研发出具备高效率、高保真度和低噪声特性的宽带量子存储新技术。
量子存储器作为量子通信网络、量子计算以及量子中继系统中的核心组件，其性能直接影响量子信息处理的速度与可靠性。长期以来，传统量子存储方法在提升存储效率的同时，往往伴随四波混频效应引发的噪声增强问题，导致量子态失真，尤其在高带宽和单光子水平的应用场景下，严重制约了技术的实用化发展。如何在实现高效存储的同时有效抑制噪声，始终是该领域亟待解决的关键科学难题。
针对这一挑战，张卫平团队从光与原子相互作用的基本物理机制入手，首次发现并建立了光脉冲时域波形与原子自旋波空间分布之间的汉克尔时空变换映射关系。基于该理论突破，研究团队提出并实验验证了一种智能光控自旋波压缩方案。通过精确调控控制光脉冲的时域形状，使激发产生的自旋波在空间上高度局域化，从而在不引入额外噪声的前提下，显著提升存储效率与量子态保真度。
在实验过程中，团队采用差分进化算法对控制光脉冲进行智能化优化，在热原子铷气室中成功实现了对宽度仅为17纳秒的光脉冲的高效存储与读出。实验数据显示，在输入为单光子水平的条件下，该技术实现了94.6%±1%的存储效率和高达到98.91%±0.1%的量子保真度，背景噪声低至0.026±0.012光子每脉冲，信噪比达到38.8，噪声与效率的比值仅为0.028。这是宽带量子存储系统中首次突破90%存储效率的实用化门槛，标志着该技术迈入可工程化应用的新阶段。
此项研究成果不仅首次在宽带条件下实现了接近理想性能的量子存储效果，更为高速量子通信网络、量子中继装置以及连续变量量子信息系统的构建提供了关键技术支撑。该技术有望大幅提高量子密钥分发系统的传输速率与通信距离，尤其在超过500公里的长距离量子链路中展现出广阔的应用前景。
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