中國科大成功研制出多自由度并行復用的固態量子存儲器，在上初次實現跨越3個自由度的復用量子存儲，并展示了時間和頻率自由度的任意光子脈沖操作功能。該成果近日發表在期刊《自然·通訊》上。

由于光纖信道損耗的不可克服，限制了地面安全量子通信距離在百公里量級。而使用量子存儲器作為可以有效克服信道損耗，從而拓展量子通信的工作距離的量子中繼方案。量子存儲器的各個自由度都可以進行復用。

為了進一步提升量子存儲器的復用能力，中國科大在研究中，創新性的采用多自由度并行復用的存儲方案。選擇光子的時間、空間和頻率自由度進行并行復用，在上率先實現了這3個自由度的復用量子存儲。總模式數達到2×2×3=12個，其中包括采用了2個時間模式、2個頻率模式、3個空間模式。實驗結果展示了多自由度并行復用量子存儲的可行性。

中國科大還使用脈沖排序，分束，分頻，異頻光子合束和窄帶濾波等，進一步證明他們的存儲器可以在時間和頻率自由度實現任意脈沖操作。在所有這些操作過程中，光子攜帶的三維空間量子態都保持了約89%的保真度。該成果還有望在線性光學量子計算等領域取得更多的應用。

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