原標題：中國科大提出并實現“無噪聲光子回波”量子存儲方案

中國科學技術大學（中國科大）在量子存儲及量子網絡研究中取得了重要進展，該校郭光燦院士團隊的李傳鋒、周宗權研究組提出并實驗實現了“無噪聲光子回波”（Noiseless Photon Echo，簡稱NLPE）量子存儲方案。以下是對該方案的詳細闡述：

一、方案背景與意義

光子回波是原子與一系列電磁波脈沖相互作用時發出的相干輻射，該現象最早由沃爾夫獎得主歐文·哈恩（Erwin Hahn）于1950年在射頻波段發現，歷史上稱之為自旋回波（spin echo）。光子回波作為光與物質作用的一種基本物理過程，已在核磁共振成像、電子順磁共振譜儀以及二維電子光譜等多個學科領域取得廣泛應用。然而，已有的光子回波方案均存在一個本質缺陷，即光子回波的發射信號被自發輻射噪聲所污染，這從根本上阻止了光子回波應用到量子領域。

二、方案創新點

為了克服這一難題，李傳鋒、周宗權研究組提出了“無噪聲光子回波”方案。該方案創造性地結合了不同頻率的控制脈沖以及兩次重聚過程，使得發射光子回波的上能級與殘留布居的上能級是不同能級，因此可通過頻譜濾波嚴格消除自發輻射噪聲。這一創新性的設計使得光子回波技術能夠首次應用于量子領域，實現了高保真度的固態量子存儲。

三、實驗成果

研究組在摻銪硅酸釔晶體（量子優盤的工作介質）中實現了NLPE方案，實測的背景噪聲為0.0015光子，比前人光子回波實驗的噪聲降低了670倍（也有說法是降低了99.85%）。在單光子信號入射的條件下，回波的信噪比達42.5，光量子比特的存儲保真度達95.2%。這一成果標志著我國在量子存儲領域取得了重要突破，為高性能量子存儲器的研發奠定了堅實基礎。

四、方案優勢與應用前景

NLPE方案具備高效率、高保真度及易于實現的特性，在量子優盤的應用中將具有顯著優勢。此外，這種超低噪聲的光子回波技術還有望在其他學科領域的信號提取等方面激發出新的應用。例如，在量子通信中，NLPE方案可用于實現長距離、高保真度的量子態傳輸；在量子計算中，則可用于構建高性能的量子存儲器，提高量子計算的效率和穩定性。

五、總結

中國科大提出的“無噪聲光子回波”量子存儲方案是一項具有原創性和重要意義的科研成果。該方案的實現不僅克服了傳統光子回波技術的缺陷，還為實現高性能量子存儲器提供了新的思路和方法。隨著研究的深入和技術的不斷成熟，相信這一成果將在量子信息領域發揮更加重要的作用。