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arXiv:2005.09275v1 [quant-ph] 2020 年 5 月 19 日
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长寿命多模式量子比特寄存器是模块化量子计算架构的一项使能技术。为了与超导量子比特接口，这样的量子存储器应该能够长时间存储单光子级的传入量子微波场，并按需检索它们。在这里，我们使用类似 Hahn 回声的协议，展示了硅中铋供体自旋集合中一串弱微波场的部分吸收、100 毫秒的存储和检索。通过在时钟跃迁时对铋供体施加偏置，可以获得长存储时间。在存储器中，相位相干性和量子统计得以保留。量子存储器作为一种基于物质的巡回量子比特信息存储介质，已被公认为量子技术中的一个重要组成部分，为量子中继器等应用奠定了基础 [ 1 ]。与传统计算中的存储器类似，量子存储器提供的存储时间与处理量子位的数据寿命相比更长，而且密度更高，例如当使用多模存储器来存储大量状态时。这些属性通常对量子计算架构有益，支持高度模块化的方法。受这种可能性的启发，人们开发了光领域的量子存储器，特别是使用稀土离子掺杂晶体，达到了高效率[2]，存储时间在毫秒范围内[3]。适合与超导量子处理器接口的量子存储器必须在微波范围内工作，这需要在稀释制冷机中在毫开尔文温度下工作。具有长存储时间的微波多模量子存储器将成为基于超导量子位的量子计算架构中一个强大且用途广泛的新组件。例如，它可以用于实现运行具有高度内部连接性和内置长期存储器的量子图灵机架构的子处理器[见图 1 （ A ） ] [ 4 ]，有助于克服当今超导量子比特处理器的一些局限性 [ 5 – 7 ]。

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