[轨道角动量,量子信息,量子通信]：
中国科学技术大学郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室在高维量子信息存储方面取得重要进展：该实验室史保森教授领导的研究小组在国际上首次实现了携带轨道角动量、具有空间结构的单光子脉冲在冷原子系综中的存储与释放，证明了建立高维量子存储单元的可行性，迈出了基于高维量子中继器实现远距离大信息量量子信息传输的关键一步。这项研究成果在线发表在《自然·通讯》上。
量子通信系统中作为载体的单光子所携带的信息量的大小与所处编码的空间维数有关。目前光子主要编码在一个二维空间，因而一个光子携带的信息量是一个比特。如果能将光子编码在一个高维空间（如轨道角动量空间），则单个光子所能携带的信息量将大幅度增加（可由一个比特提高到
个比特，其中d是空间维数），极大地提高量子通信的效率。此外，利用光子的高维编码态还可以提高量子密钥传输的安全性，并且在量子力学的一些基本问题的研究方面也有非常重要的应用。远距离量子通信的实现和量子网络的构成必须借助于量子中继器，而量子存储单元是构成量子中继器的核心，实现光子携带信息在存储单元中的存储与释放是实现中继功能的关键。虽然这方面的研究已取得重大进展，但到目前为止实验存储的单光子均为高斯脉冲，且被编码于二维空间，只能实现一个比特的存储。因而，能否实现编码于高维空间光子的量子存储是提高量子通信效率、构建基于高维中继器的远距离量子通信系统和量子网络的关键。尽管人们已成功实现携带高维空间信息的光脉冲在不同存储体系中的存储，但到目前为止，所有光脉冲均为经典强光或衰减的弱相干光，能否实现和如何实现在单光子条件下高维量子态的存储仍然是量子信息领域中一个急待解决的热点问题。