原标题：中国科大提出并实现“无噪声光子回波”量子存储方案

中国科学技术大学（中国科大）在量子存储及量子网络研究中取得了重要进展，该校郭光灿院士团队的李传锋、周宗权研究组提出并实验实现了“无噪声光子回波”（Noiseless Photon Echo，简称NLPE）量子存储方案。以下是对该方案的详细阐述：

一、方案背景与意义

光子回波是原子与一系列电磁波脉冲相互作用时发出的相干辐射，该现象最早由沃尔夫奖得主欧文·哈恩（Erwin Hahn）于1950年在射频波段发现，历史上称之为自旋回波（spin echo）。光子回波作为光与物质作用的一种基本物理过程，已在核磁共振成像、电子顺磁共振谱仪以及二维电子光谱等多个学科领域取得广泛应用。然而，已有的光子回波方案均存在一个本质缺陷，即光子回波的发射信号被自发辐射噪声所污染，这从根本上阻止了光子回波应用到量子领域。

二、方案创新点

为了克服这一难题，李传锋、周宗权研究组提出了“无噪声光子回波”方案。该方案创造性地结合了不同频率的控制脉冲以及两次重聚过程，使得发射光子回波的上能级与残留布居的上能级是不同能级，因此可通过频谱滤波严格消除自发辐射噪声。这一创新性的设计使得光子回波技术能够首次应用于量子领域，实现了高保真度的固态量子存储。

三、实验成果

研究组在掺铕硅酸钇晶体（量子优盘的工作介质）中实现了NLPE方案，实测的背景噪声为0.0015光子，比前人光子回波实验的噪声降低了670倍（也有说法是降低了99.85%）。在单光子信号入射的条件下，回波的信噪比达42.5，光量子比特的存储保真度达95.2%。这一成果标志着我国在量子存储领域取得了重要突破，为高性能量子存储器的研发奠定了坚实基础。

四、方案优势与应用前景

NLPE方案具备高效率、高保真度及易于实现的特性，在量子优盘的应用中将具有显著优势。此外，这种超低噪声的光子回波技术还有望在其他学科领域的信号提取等方面激发出新的应用。例如，在量子通信中，NLPE方案可用于实现长距离、高保真度的量子态传输；在量子计算中，则可用于构建高性能的量子存储器，提高量子计算的效率和稳定性。

五、总结

中国科大提出的“无噪声光子回波”量子存储方案是一项具有原创性和重要意义的科研成果。该方案的实现不仅克服了传统光子回波技术的缺陷，还为实现高性能量子存储器提供了新的思路和方法。随着研究的深入和技术的不断成熟，相信这一成果将在量子信息领域发挥更加重要的作用。