日前，由教育部科技委組織評比的2021年度“中國高等中學十大科技進展”結果出爐。我校獨立完成的“基于稀土離子的固態量子儲存”入選2021年度“中國高等中學十大科技進展”。
量子中繼和可聯通量子儲存（簡稱量子U盤）是克服信道耗損并實現遠程量子通訊的兩種可行方案，其共性需求是高性能的量子儲存器。面向遠程量子通訊的重大需求，我校郭光燦教授團隊李傳鋒、周宗權研究組常年從事基于稀土離子參雜晶體的固態量子儲存器實驗研究。2021年，該團隊的研究取得系列重要進展。
左圖：基于吸收型儲存的量子中繼示意圖；下圖：高溫下的稀土離子參雜晶體
國際上已有的量子中繼都是基于發射型儲存器建立的，其特征是結構簡單，但數學系統單一造成通信速度受限。為解決這一問題量子通訊儲存，研究組基于獨創的披薩結構固態量子儲存，首次實現基于吸收型儲存器的量子中繼，并突顯了多模式復用在量子中繼中的通訊加速作用。該成果以封面故事論文的方式發表在《自然》期刊[594,41(2021)]。
量子U盤可以看作一種新型的量子信道，其儲存時間對應于等效的信道耗損。研究組基于自主搭建的光學拉曼外差偵測的核磁共振譜儀，把相干光的儲存時間提高至1小時，急劇刷新了光儲存時間1分鐘的世界記錄，因而否認了量子U盤的原理可行性。該成果發表在《自然·通訊》期刊[12,2381(2021)]，并榮獲《自然·通訊》2021年度最具影響力的25篇化學類論文。
為了克服已有的固態量子儲存方案低效率的缺陷，研究組進一步提出了原創的“無噪音光子雜波”（echo，簡稱NLPE）量子儲存方案，在量子U盤工作介質中實測的雜訊相比已有方案獲得了4倍的提高。該成果發表在《自然·通訊》期刊[12,4378(2021)]。
以上工作為遠程量子通訊的實現提供了基于稀土離子的全新解決方案，并為大尺度量子互聯網的建立奠定了關鍵基礎。相關成果得到人民晚報、新華社、中央電視臺、、、TheTimes等國外外媒體的廣泛關注報導，取得了良好的科普傳播療效。
1998年以來教育部科技委每年組織評比出高等中學十大科技進展，及時宣傳高等中學重大科技成果量子通訊儲存，充分展示了院校在我國科技創新方面的進展，對提高院校科技的整體水平、科技創新能力發揮了積極作用。