量子存储器是未来量子互联网的基石之一。没有它们，就不可能远距离传输量子信息并扩展成真正的量子网络。这些量子存储器的任务是接收以量子比特形式编码在光子中的量子信息，然后存储并检索它。量子存储器可以在不同的材料系统上实现，例如冷原子或掺杂晶体的系统。

为了成为有用的存储器，它们需要满足几个要求，例如存储的效率、持续时间和多路复用，以确保它们将支持的量子通信的质量。而另一个需要大量研究的要求是设计一种可以直接集成到光纤网络中的量子存储器。

近年来，随着量子技术的蓬勃发展，已经有很多工作旨在提高现有量子存储器的可扩展性，以促进它们在实际工作网络中的集成和部署。这种完全集成的方法有几个物理和工程障碍，包括找到一种能保持良好相干特性的解决方案，提供一个高效稳定的系统将光子从光纤传输到量子存储器，以及量子存储器的控制系统及其与入射光的接口的小型化。所有这些都应该在达到设备“标准”批量生产版本条件前同时进行并获得相同的性能水平。到目前为止，这已被证明具有挑战性，目前光纤集成量子存储器的实现远未达到大容量存储器的水平。

随着这些目标变得明确，由来自西班牙光子科学研究所(ICFO)、意大利光电子研究委员会与纳米技术研究院(IFN-CNR)以及赫瑞瓦特大学的研究人员组成的团队，他们在最近发表在《Science Advances》杂志上的论文中明确了这些目标。他们已经能够证明光纤集成量子存储器和电信波长光子之间存在纠缠。

在他们的实验中，该团队使用掺有镨的晶体作为他们的量子存储器。然后用激光将波导写入存储器内。这是晶体中的一个微米级通道，它将光子限制在一个狭窄的空间中并引导光子。然后他们将两根相同的光纤连接到晶体的两侧，以在携带了量子信息的光子和存储器之间提供直接接口。这种实验装置使量子存储器和光子源之间的全光纤连接成为可能。

为了证明这种集成的量子存储器可以存储并保持纠缠，该团队使用了能发射纠缠光子对的源，其中的一个光子与存储器兼容，而另一个光子与电信波长兼容。通过这种新颖的设置，他们能够将光子存储2微秒到28微秒的时间，并在存储后保持了光子对的纠缠。他们获得的结果是一项重大改进，因为该团队展示的纠缠存储时间要比迄今为止使用的任何以前的光纤集成设备长1000倍(高出三个数量级)，并且接近在大容量量子存储器中观察到的性能。

这些成果要归功于该设备的完全集成特性，它允许使用比以前用的要更复杂的控制系统。最后，由于纠缠在存储在量子存储器中的可见光子和电信波长之间共享，该团队还证明了该系统与电信基础设施完全兼容，并适用于远距离量子通信。此外，这种类型的集成量子存储器的演示还开辟了许多新的可能性，特别是在多路复用、可扩展性和进一步集成方面的潜力。（编译:Qtech）