日前，由教育部科技委组织评比的2021年度“中国高等中学十大科技进展”结果出炉。我校独立完成的“基于稀土离子的固态量子储存”入选2021年度“中国高等中学十大科技进展”。
量子中继和可联通量子储存（简称量子U盘）是克服信道耗损并实现远程量子通讯的两种可行方案，其共性需求是高性能的量子储存器。面向远程量子通讯的重大需求，我校郭光灿教授团队李传锋、周宗权研究组常年从事基于稀土离子参杂晶体的固态量子储存器实验研究。2021年，该团队的研究取得系列重要进展。
左图：基于吸收型储存的量子中继示意图；下图：高温下的稀土离子参杂晶体
国际上已有的量子中继都是基于发射型储存器建立的，其特征是结构简单，但数学系统单一造成通信速度受限。为解决这一问题量子通讯储存，研究组基于独创的披萨结构固态量子储存，首次实现基于吸收型储存器的量子中继，并突显了多模式复用在量子中继中的通讯加速作用。该成果以封面故事论文的方式发表在《自然》期刊[594,41(2021)]。
量子U盘可以看作一种新型的量子信道，其储存时间对应于等效的信道耗损。研究组基于自主搭建的光学拉曼外差侦测的核磁共振谱仪，把相干光的储存时间提高至1小时，急剧刷新了光储存时间1分钟的世界记录，因而否认了量子U盘的原理可行性。该成果发表在《自然·通讯》期刊[12,2381(2021)]，并荣获《自然·通讯》2021年度最具影响力的25篇化学类论文。
为了克服已有的固态量子储存方案低效率的缺陷，研究组进一步提出了原创的“无噪音光子杂波”（echo，简称NLPE）量子储存方案，在量子U盘工作介质中实测的杂讯相比已有方案获得了4倍的提高。该成果发表在《自然·通讯》期刊[12,4378(2021)]。
以上工作为远程量子通讯的实现提供了基于稀土离子的全新解决方案，并为大尺度量子互联网的建立奠定了关键基础。相关成果得到人民晚报、新华社、中央电视台、、、TheTimes等国外外媒体的广泛关注报导，取得了良好的科普传播疗效。
1998年以来教育部科技委每年组织评比出高等中学十大科技进展，及时宣传高等中学重大科技成果量子通讯储存，充分展示了院校在我国科技创新方面的进展，对提高院校科技的整体水平、科技创新能力发挥了积极作用。