史保森教授和博士生丁冬生等一直致力于解决以上问题,并在具有空间结构的光脉冲存储方面所取得系列进展(PRA,87,013835,013845,053830,(2013))。最近他们首次成功地实现了携带轨道角动量、具有空间结构的单光子脉冲的存储与释放,证明了高维量子态的存储是完全可行的。该小组通过两个磁光阱制备了两个冷原子团,利用其中一个冷原子团通过非线性过程制备标记单光子,并通过螺旋相位片使该光子携带一定的轨道角动量,具有特殊的空间结构。而后利用电磁诱导透明效应将其存储于另一个作为存储介质的冷原子团中,实验结果清楚地证明了单光子携带的轨道角动量可以高保真地被存储。同时该小组借助于精心设计的Sagnac干涉仪,通过量子层析技术和干涉技术成功地证明了单光子轨道角动量的叠加性也可以在存储过程中很好地保持,而态的叠加特性是量子信息之所以不同于经典信息的根本之处。

该研究成果在正式发表前曾提交到学术网站arxiv,立刻引起人们的广泛关注(arxiv:1305:2675):MIT的TechnologyReview网站以“第一个存储单光子形状的量子存储器在中国揭开面纱”为题进行了积极评价,(http://www.technologyreview.com/view/514921/first-quantum-memory-that-records-the-shape-of-a-single-photon-unveiled-in-china/)副标题为:“世界上第一个可以存储单光子空间结构的量子存储器在中国诞生”。随后多家网站进行了转载和评述。目前该项工作在线发表在《自然·通讯》,并得到审稿人的高度评价:“这是一项令人印象非常深刻的工作,它为快速发展的量子存储研究制定了一个非常高的标准。事实上作者可以将这项工作分成两篇论文,但作者将这项工作中所展示的单光子的产生、存储、释放及轨道角动量的操控等方面的技术能力结合在一起,代表了量子技术发展中一个令人激动的分水岭。这项工作将在量子信息和量子原子光学领域产生重大影响,也应该是其它物理领域读者非常感兴趣的工作。因而我非常高兴地推荐它的发表,并且期待作者做出更多的工作。”