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中国科大刷新固态量子存储效率纪录
大皖新闻讯 “器件体积同步缩小上千倍，实现了破纪录的存储效率。”中国科学技术大学相关人员在接受采访时表示。2月13日晚，大皖新闻记者从中国科大获悉，该校郭光灿院士团队在量子网络核心器件上取得重要突破，该团队李传锋、周宗权研究组基于创新的“阻抗匹配微腔”量子存储架构，研制出效率高达80.3%的固态量子存储器，效率创世界纪录，且体积较现有器件缩小上千倍。该成果已发表在国际知名学术期刊《自然·光子学》。
构建全新量子存储架构
光量子存储器是构建量子中继和未来量子互联网的核心器件，直接决定量子网络的规模与速率。其中，50%的存储效率被称为“非克隆界限”，超过这一界限意味着可利用的光子多于丢失的光子，是器件迈向实际应用的关键阈值。在以往研究中，为了实现高存储效率，研究人员普遍依赖增大介质尺寸来增强光吸收能力，导致器件体积庞大，制约了其规模化集成与应用。
“阻抗匹配微腔”量子存储装置图，左侧为波导腔，右侧为光纤微腔。
团队研究人员称，面对这一挑战，中国科大团队独辟蹊径，构建了基于“阻抗匹配微腔”的全新量子存储架构。研究团队基于掺铕硅酸钇晶体设计了两种新型的微腔增强量子存储器：一种是利用激光在晶体内部雕刻光波导，镀膜形成波导腔；另一种则将晶体薄膜耦合开放式的光纤微腔。
打破保持16年的世界纪录
“还展示了多项关键而实用的功能，包括量子光场存储、时域复用、按需读取以及频谱复用能力。”一位研究人员如此说。大皖新闻记者了解到，该架构的创新之处在于摒弃了传统的“以体积换性能”思路，而是通过微腔的光干涉效应实现对光子的完美吸收。当微腔透过率与稀土离子吸收率相等（即阻抗匹配）时，仅需200微米厚的晶体薄膜即可近乎完美地捕获单个光子。这一尺寸与头发丝的直径相当，该微型量子存储装置最终实现了80.3%的单光子存储效率，并且在突破50%效率阈值的条件下，实现了20个时间模式的并行存储。
量子存储器的效率及装置体积对比，红框圈出的是本成果的结果。
2月13日晚，相关人员对记者表示，该成果一举打破保持了16年的固态量子存储效率世界纪录（69%），并同步将器件体积缩小上千倍，成功解决了长期以来“高效率”与“小体积”难以兼得的技术难题。这为实现高速量子中继、大容量可移动存储及规模化量子网络奠定了关键基础。
审稿人对此给予高度评价，两种腔增强存储的效率都超过了50%的非克隆界限，这是集成光量子存储领域的重大里程碑。这一成果为光量子存储技术树立了新标杆，其小型化的器件形态尤为关键，为规模化制造与大容量存储奠定了基础。记者获悉，研究工作得到了合肥国家实验室、国家自然科学基金委以及中国科学院的资助。
大皖新闻记者 魏鑫鑫 （图片来自中国科大）
编辑 陶娜
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快照生成时间：2026-02-13 23:45:02
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