记者5月12日获悉，中国科学技术大学郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室李传锋研究组，日前在固态系统中首次实现单光子偏振态的量子存储器，保真度高达99.9%，一举刷新世界纪录。研究成果5月11日发表在世界著名物理学顶级学术期刊《物理评论快报》上。

量子存储器为量子信息领域的核心器件，是远距离量子密码通信、量子密集编码等基本量子信息过程的必需元件。国际上常用的量子存储器，如冷原子、玻色-爱因斯坦凝聚等，存在带宽窄、扩展性差等缺点，难以应用于实用化的量子网络。近年来兴起的基于稀土离子掺杂晶体的固态量子存储器，具有寿命长、稳定性高、带宽较宽、扩展性强等优点，但由于这种晶体具有双折射效应，不能用光的偏振状态（光波的振动状态）来加载信息，而光的各种偏振态是量子信息最方便的载体。实现光子偏振态的固态量子存储器，成为学术界亟待解决的难题。

在实验中，李传锋小组利用两块1.4毫米厚的掺钕钒酸钇晶体，分别处理光的两种正交偏振态，同时把一片特殊设计的光学元件（波片）置于两块晶体之间，来实现这两种偏振态的互换。整个量子存储器像一片很小的“三明治”，紧凑而稳定，扩展和集成都十分方便。他们摈弃了传统固态量子存储方案中使用的“共线式”光路，设计出交叉式光路，使得预处理用的泵浦光与待存储的光不再重合，降低了泵浦光带来的噪声，从而极大地提高了存储器的保真度，可达99.9%，远高于此前单光子偏振存储95%的最高保真度。

李传锋表示，该成果对进一步提高实用化量子通信网络元件的小型化和集成化具有重要意义。同时，超高保真度量子存储将可应用于容错量子计算等具有苛刻要求的研究领域。