阅读说明：本技术 非互易单光子量子存储器 (Nonreciprocal single photon quantum memory ) 是由 丁冬生 刘宗凯 董明新 史保森 郭光灿 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种非互易单光子量子存储器,所述量子存储器包括：原子发生组件、第一光路组件、耦合光路组件以及第二光路组件；所述第一光路组件用于对入射信号光进行调节,形成沿第一方向入射所述原子团的第一单光子；所述耦合光路组件用于产生耦合光,所述耦合光和所述第一单光子与所述原子团中原子能级满足电磁诱导透明条件,所述原子团存储该单光子；所述第二光路组件用于对入射信号光进行调节,形成沿第二方向入射所述原子团的第二单光子；所述耦合光和所述第二单光子与所述原子团中原子能级不满足电磁诱导透明条件,所述原子团不存储该单光子。应用本发明提供的非互易单光子量子存储器,实现了单光子的非互易存储。(The invention discloses a non-reciprocal single photon quantum memory, which comprises: the optical system comprises an atom generation component, a first optical path component, a coupling optical path component and a second optical path component; the first light path component is used for adjusting incident signal light to form a first single photon incident to the radical along a first direction; the coupling light path component is used for generating coupling light, the coupling light and the first single photon and the atomic energy level in the atomic group meet the electromagnetic induction transparent condition, and the atomic group stores the single photon; the second light path component is used for adjusting incident signal light to form a second single photon incident to the radical along a second direction; the coupling light and the second single photon and the atomic energy level in the atomic group do not meet the electromagnetic induction transparency condition, and the atomic group does not store the single photon. By applying the non-reciprocal single-photon quantum memory provided by the invention, the non-reciprocal storage of single photons is realized.)

非互易单光子量子存储器

技术领域

本发明涉及量子存储技术领域，尤其涉及一种非互易单光子量子存储器。

背景技术

在量子信息领域，与经典通信技术相比，信息能够被更加安全地传递，因此量子信息技术正在成为各个国家激烈竞争的下一代安全通信，并极有可能对人类社会的经济发展产生极为深远的影响。经典通讯中，信息以直接放大的中继方式进行远距离传输；在量子通讯中，由于量子不可克隆原理，退相干效应以及其它损耗，光子的传播距离有限，需要利用量子存储和纠缠交换技术实现量子信息的远距离中继传输。所以，量子存储器作为一个关键的量子逻辑器件实现信息的储存和释放，实现量子存储是量子计算和量子网络通讯的关键技术之一，它直接影响量子通讯的可行性。

量子存储器是实现量子通信的基础。量子存储器是能够按照需求存储量子态与读出量子态的系统，它在量子通信，构建量子网络以及量子度量学中具有广泛的应用。目前的量子存储器不能表征光子的非互易性。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种非互易单光子量子存储器，以实现单光子非互易存储。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种非互易单光子量子存储器，包括：

原子发生组件、第一光路组件、耦合光路组件以及第二光路组件；所述原子发生组件用于产生存储光子的原子团；

在写入阶段，所述第一光路组件用于对入射信号光进行调节，形成沿第一方向入射所述原子团的第一单光子，该第一单光子具有第一偏振方向，所述耦合光路组件用于产生耦合光，所述耦合光和所述第一单光子与所述原子团中原子能级满足电磁诱导透明条件，所述原子团存储该单光子；

所述第二光路组件用于对入射信号光进行调节，形成沿第二方向入射所述原子团的第二单光子，该第二单光子具有第二偏振方向；所述第二方向与所述第一方向相反，所述第二偏振方向与所述第一偏振方向相反；在写入阶段，所述耦合光和所述第二单光子与所述原子团中原子能级不满足电磁诱导透明条件，所述原子团不存储该单光子。

优选的，在上述的量子存储器中，所述第一光路组件包括：

第一偏振分束器、第一四分之一玻片、第一半玻片、第一光束位移器、第二半玻片、第一透镜以及第二四分之一玻片；

其中，入射所述第一光路组件的信号光，通过所述第一偏振分束器转换为线偏振光，所述线偏振光通过所述第一四分之一玻片转换为圆偏振光，所述圆偏振光通过所述第一半玻片改变圆偏振方向后，通过所述第一光束位移器转换为两路偏振方向垂直的线偏振光，该两路线偏振光中，传播方向为所述第一方向的一路线偏振光具有竖直偏振方向，该路线偏振光通过所述第二半玻片转换为水平偏振方向的线偏振光，该线偏振光通过所述第一透镜聚焦后，再通过所述第二四分之一玻片转换为偏振方向为σ⁺的圆偏光，该圆偏振光具有所述第一单光子。

优选的，在上述的量子存储器中，所述第二光路组件包括：

第二偏振分束器、第三四分之一玻片、第三半玻片、第二光束位移器、第四半玻片、第二透镜以及第四四分之一玻片；

其中，入射所述第二光路组件的信号光，通过所述第二偏振分束器转换为线偏振光，所述线偏振光通过所述第三四分之一玻片转换为圆偏振光，所述圆偏振光通过所述第三半玻片改变偏振方向后，通过所述第二光束位移器转换为两路偏振方向垂直的线偏振光，该两路线偏振光中，传播方向为所述第二方向的一路线偏振光具有竖直偏振方向，该路线偏振光通过所述第四半玻片转换为水平偏振方向的线偏振光，该线偏振光通过所述第二透镜聚焦后，再通过所述第四四分之一玻片转换为偏振方向为σ^-的圆偏光，该圆偏振光包括所述第二单光子。

优选的，在上述的量子存储器中，还包括：

第一挡板，所述第一挡板用于遮挡所述第一光束位移器出射的另一路线偏振光；

和/或，第二挡板，所述第二挡板用于遮挡所述第二光束位移器出射的另一路线偏振光。

优选的，在上述的量子存储器中，所述耦合光路组件包括：

耦合光激光器、第五四分之一玻片、第五半玻片、第三偏振分束器和第六四分之一玻片；

其中，所述耦合光激光器产生的激光不纯，存在部分圆偏振光。通过调节所述第五四分之一玻片的光轴，能够使激光中的圆偏振分量转换为线偏振光而激光中的线偏分量偏振不变，于是耦合光变为线偏光，所述线偏振光依次通过所述第五半玻片以及所述第三偏振分束器改变偏振方向后，通过所述第六四分之一玻片转换为偏振方向为σ⁺的圆偏光。

优选的，在上述的量子存储器中，所述耦合光沿第三方向入射所述原子团；

其中，所述第三方向与所述第一方向夹角不超过5°。

优选的，在上述的量子存储器中，所述耦合光路组件还包括：

开关部件，所述开关部件用于绝热关断所述耦合光。

优选的，在上述的量子存储器中，还包括：

第一探测器，所述第一探测器用于检测所述原子团沿着所述第一方向出射的光子；

第二探测器，所述第二探测器用于检测所述原子团沿着所述第二方向出射的光子。

优选的，在上述的量子存储器中，所述第一探测器与所述原子团的检测光路之间具有第一法布里-珀罗标准具；

所述第二探测器与所述原子团的检测光路之间具有第二法布里-珀罗标准具。

通过上述描述可知，本发明提供的非互易单光子量子存储器，可以通过调节信号光的入射方向，以及控制耦合光的时序，共同实现单光子的非互易存储。而现有技术中，没有考虑光子的非互易性质。本发明通过正反两向分别入射信号光，当信号光正向传播时，信号光与耦合光以及原子能级构成电磁诱导透明条件，单光子能够被存储；而信号光反向传播时，信号光与耦合光以及原子能级没有构成电磁诱导透明条件，单光子不能被存储，解决了上述问题。应用本发明提供的非互易单光子量子存储器，通过调节信号光的入射方向，以及控制耦合光的时序，实现了单光子的非互易存储。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种非互易单光子量子存储器的结构示意图；

图2为本发明提供的非互易单光子量子存储器中第一光路组件工作原理示意图；

图3为本发明提供的非互易单光子量子存储器中第二光路组件工作原理示意图；

图4为本发明提供的一种信号光正向传播时的赛曼子能级图；

图5为本发明提供的一种信号光反向传播时的赛曼子能级图；

图6为本发明提供的一种耦合光的时序图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

正如背景技术中所述，现有技术中的量子存储器不能表征光子的非互易性。

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种非互易单光子量子存储器，所述量子存储器包括:

原子发生组件、第一光路组件、耦合光路组件以及第二光路组件；所述原子发生组件用于产生存储光子的原子团；

在写入阶段，所述第一光路组件用于对入射信号光进行调节，形成沿第一方向入射所述原子团的第一单光子，该第一单光子具有第一偏振方向，所述耦合光路组件用于产生耦合光，所述耦合光和所述第一单光子与所述原子团中原子能级满足电磁诱导透明条件，所述原子团存储该单光子；

所述第二光路组件用于对入射信号光进行调节，形成沿第二方向入射所述原子团的第二单光子，该第二单光子具有第二偏振方向；所述第二方向与所述第一方向相反，所述第二偏振方向与所述第一偏振方向相反；在写入阶段，所述耦合光和所述第二单光子与所述原子团中原子能级不满足电磁诱导透明条件，所述原子团不存储该单光子。

本发明提供的非互易单光子量子存储器，可以通过调节信号光的入射方向，以及控制耦合光的时序，共同实现单光子的非互易存储。而现有技术中，没有考虑光子的非互易性质。本发明通过正反两向分别入射信号光，当信号光正向传播时，信号光与耦合光以及原子能级构成电磁诱导透明条件，单光子能够被存储；而信号光反向传播时，信号光与耦合光以及原子能级没有构成电磁诱导透明条件，单光子不能被存储，解决了上述问题。应用本发明提供的非互易单光子量子存储器，通过调节信号光的入射方向，以及控制耦合光的时序，实现了单光子的非互易存储。

为了使本发明实施例提供的技术方案更加清楚，下面结合附图对上述方案进行详细描述。

参考图1，图1为本发明提供的一种非互易单光子量子存储器的结构示意图。在图1所示的装置图中，共有3个入口，分别为入口1、入口2和入口3，信号光S1从入口1入射至原子团，信号光S2从入口2入射至原子团，耦合光S3从入口3入射至原子团。如图1所示，信号光S1从入口1入射依次经过第一偏振分束器100、第一四分之一玻片101、第一半玻片102、第一光束位移器104、第二半玻片106、第一透镜107、第二四分之一玻片108，最后打在原子团上，其中所述第一光束位移器104上设置有第一挡板105。信号光S2从入口2入射依次经过第二偏振分束器116、第三四分之一玻片115、第三半玻片114、第二光束位移器112、第四半玻片111、第二透镜110、第四四分之一玻片109，最后打在原子团上，其中所述第二光束位移器112上设置有第二挡板113。耦合光S3从入口3入射依次经过第五四分之一玻片117、第五半玻片118、第三偏振分束器119、第六四分之一玻片120，最后打在原子团上。

在本发明实施例提供的非互易单光子量子存储器中，通过调节信号光的传播方向与控制耦合光的时序共同实现单光子的非互易存储。相对于耦合光S3，从入口1和入口2入射的信号光S1和S2经过相同的光路，但是它们一个是从左向右传播，即正向传播，一个是从右向左传播，即反向传播。正向传播时信号光S1与耦合光S3形成电磁诱导透明条件，单光子被存储于原子团中。反向传播时信号光S2与耦合光S3没有形成电磁诱导透明条件，单光子不能被存储于原子团中。应用本发明实施例提供的非互易单光子量子存储器，信号光正向传播时能够被存储，反向传播时不能被存储，实现了单光子的非互易存储。

为了使上述装置图更加清楚，下面结合图2、图3对上述装置图进行详细说明。其中，图2对应的是图1中信号光S1从入口1入射时的光路，图3对应的是图1中信号光S2从入口2入射时的光路。

需要说明的是，图1中为示出第一光路组件和第二光路组件的探测器光路，各自探测器光路可以基于图2和图3设置，为了便于探测器光路布局，可以在传播路径上设置分光器，以便于探测器进行光探测布局，这些都是基于现有光路设置原理可以预期的，本申请对此不做具体限定。

参考图2、图3，图2为本发明提供的非互易单光子量子存储器中第一光路组件工作原理示意图。图3为本发明提供的非互易单光子量子存储器中第二光路组件工作原理示意图。

如图2所示，第一光路组件包括:

第一偏振分束器100、第一四分之一玻片101、第一半玻片102、第一光束位移器104、第二半玻片106、第一透镜107以及第二四分之一玻片108；

其中，入射所述第一光路组件的信号光S1，通过所述第一偏振分束器100转换为线偏振光，所述线偏振光通过所述第一四分之一玻片101转换为圆偏振光，所述圆偏振光通过所述第一半玻片102改变圆偏振方向后，通过所述第一光束位移器104转换为两路偏振方向垂直的线偏振光，该两路线偏振光中，传播方向为所述第一方向的一路线偏振光具有竖直偏振方向，该路线偏振光通过所述第二半玻片106转换为水平偏振方向的线偏振光，该线偏振光通过所述第一透镜107聚焦后，再通过所述第二四分之一玻片108转换为偏振方向为σ⁺的圆偏光，该圆偏振光具有所述第一单光子。

在图2所示的示意图中，信号光S1从入口1入射依次经过第一偏振分束器100、第一四分之一玻片101、第一半玻片102、第一光束位移器104、第二半玻片106、第一透镜107、第二四分之一玻片108，最后打在原子团上。

为了实现存储，在所述第一光束位移器104上设置有第一挡板105，所述第一挡板105用于遮挡所述第一光束位移器104出射的另一路线偏振光。

为了检测原子团出射的光子，在原子团的右侧设置有第一探测器121，所述第一探测器121用于检测所述原子团沿着所述第一方向出射的光子；在所述第一探测器121与所述原子团的检测光路之间具有第一法布里-珀罗标准具122，用于减小耦合光S3中的噪声。其中，所述第一法布里-珀罗标准具122为50％透射，500MHz带宽。

另一个入口3，耦合光路组件包括：

耦合光激光器、第五四分之一玻片117、第五半玻片118、第三偏振分束器119和第六四分之一玻片120；

其中，所述耦合光激光器产生的激光不纯，存在部分圆偏振光。通过调节所述第五四分之一玻片117的光轴，能够使激光中的圆偏振分量转换为线偏振光而激光中的线偏分量偏振不变，于是耦合光变为线偏光，所述线偏振光依次通过所述第五半玻片118以及所述第三偏振分束器119改变偏振方向后，通过所述第六四分之一玻片120转换为偏振方向为σ⁺的圆偏光。

需要说明的是，所述耦合光路组件还包括：开关部件，所述开关部件用于绝热关断所述耦合光。

图2中所示的第一透镜107采用的是300mm焦距的透镜。

需要说明的是，耦合光S3沿第三方向入射至原子团；其中，所述第三方向与所述第一方向夹角不超过5°。本发明实施例中，耦合光S3入射方向与信号光S1入射方向的夹角可以为2.6°或2.7°或2.8°，优选的，本发明实施例中耦合光S3入射方向与信号光S1入射方向的夹角为2.8°。

如图3所示，第二光路组件包括：

第二偏振分束器116、第三四分之一玻片115、第三半玻片114、第二光束位移器112、第四半玻片113、第二透镜110以及第四四分之一玻片109；

其中，入射所述第二光路组件的信号光S2，通过所述第二偏振分束器116转换为线偏振光，所述线偏振光通过所述第三四分之一玻片115转换为圆偏振光，所述圆偏振光通过所述第三半玻片114改变偏振方向后，通过所述第二光束位移器112转换为两路偏振方向垂直的线偏振光，该两路线偏振光中，传播方向为所述第二方向的一路线偏振光具有竖直偏振方向，该路线偏振光通过所述第四半玻片113转换为水平偏振方向的线偏振光，该线偏振光通过所述第二透镜110聚焦后，再通过所述第四四分之一玻片109转换为偏振方向为σ^-的圆偏光，该圆偏振光包括所述第二单光子。

在图3所示的示意图中，信号光S2从入口2入射依次经过第二偏振分束器116、第三四分之一玻片115、第三半玻片114、第二光束位移器112、第四半玻片113、第二透镜110、第四四分之一玻片109，最后打在原子团上。耦合光S3从入口3入射经过耦合光路组件，分别为第五四分之一玻片117、第五半玻片118以及第三偏振分束器119、第六四分之一玻片120，最后打在原子团上。

从入口3入射的耦合光S3，通过第五四分之一玻片117转换为线偏振光，之后该线偏振光依次通过第五半玻片118以及第三偏振分束器119改变偏振方向后，通过第六四分之一玻片120转换为偏振方向为σ⁺的圆偏光，并打在原子团上。

为了实现存储，在所述第二光束位移器112上设置有第二挡板111，所述第二挡板111用于遮挡所述第二光束位移器112出射的另一路线偏振光。

为了检测原子团出射的单光子，在原子团的左侧设置有第二探测器123，所述第二探测器123用于检测所述原子团沿着所述第二方向出射的光子；在所述第二探测器123与所述原子团的检测光路之间具有第二法布里-珀罗标准具124，用于减小耦合光S3中的噪声。其中，所述第二法布里-珀罗标准具124为50％透射，500MHz带宽。

需要说明的是，相对于耦合光S3的传播方向，从入口1和2入射的信号光S1和信号光S2经过相同的光路，它们都可用右手螺旋表示，大拇指方向为传播方向，四指为旋转方向，但是它们一个是向左传播一个是向右传播，即正向传播和反向传播，相对于耦合光S3，角动量方向相反，并且光子不同的角动量方向覆盖不同的能级跃迁，因此出现了非互易性。

入口1入射的信号光S1可以存储到原子团中，后续通过耦合光S3照射，激发入口1对应的第一探测器121探测，入口2由于光态不同，不能存储到原子团中。其中，第一探测器121和第二探测器123可以通过光线或是分光器件探测。

需要说明的是，入口1入射的信号光S1能够继续传播，其透射率接近于1，而入口2进入该装置的信号光S2被吸收，其透射率接近于0。当光学厚度选取适当时，能够使透射率减小到接近0，从而实现单光子非互易。目前的单光子存储效率为9％，效率低的原因在于光学厚度较低，后续可以通过增加原子光学厚度以及优化输入单光子波包，使波包形状匹配电磁诱导透明谱从而达到提高存储效率的目的。

在本发明实施例提供的非互易单光子量子存储器中，通过调整信号光的传播方向与控制耦合光的时序共同实现单光子的非互易存储。相对于耦合光S3，从入口1和入口2入射的信号光S1和S2经过相同的光路，但是它们一个是正向传播，一个是反向传播。正向传播时信号光S1与耦合光S3形成电磁诱导透明条件，单光子被存储于原子团中。反向传播时信号光S2与耦合光S3没有形成电磁诱导透明条件，单光子不能被存储于原子团中。应用本发明实施例提供的非互易单光子量子存储器，信号光正向传播时能够被存储，反向传播时不能被存储，实现了单光子的非互易存储。

参考图4、图5，图4为本发明提供的一种信号光正向传播时的赛曼子能级图。图5为本发明提供的一种信号光反向传播时的赛曼子能级图。在图4和图5所示的能级图中，|g>、|e>、|s>表示原子能级，|g>能级最低，|e>能级最高，-3、-2、-1、0、+1、+2、+3为m_f的取值，m_f表示原子精细结构的轨道量子数，F和F′表示轨道量子数。σ⁺表示偏振方向为σ⁺的圆偏光、σ^-表示偏振方向为σ^-的圆偏光，与图1，图2，图3对应。

信号光从入口1进入装置时，相应能级图如图4所示，在信号光正向传播时，信号光与耦合光以及原子能级构成电磁诱导透明(EIT)条件，即信号光覆盖|g>到|e>的跃迁，耦合光覆盖|e>到|s>的跃迁，形成暗态|e>。从入口1入射信号光，可以使得能级从|g>到|e>的跃迁，耦合光使得能级从|e>到|s>的跃迁，相当于总体效果|g>到|s>的跃迁。

具体的，信号光覆盖|g>态到|e>态5个能级的跃迁，即|g>态m_f为-2至+2五个能级对应跃迁到|e>态的m_f为-1至+3五个能级的跃迁，将原子由|g>态抽运到|e>态；而耦合光覆盖|e>态到|s>态5个能级的跃迁，即|e>态m_f为-1至+3五个能级对应跃迁到|s>态的m_f为-2至+2五个能级的跃迁，将原子由|e>态抽运到|s>态，于是|e_i>，(i＝-1～+3)(下标i表示塞曼简并能级)成为了暗态，最终表现为耦合光与原子能级共振时，原子存储信号光。

为了实现单光子的存储，在满足EIT条件之后，接下来绝热关断耦合光，经过一段时间后再打开耦合光，可以看到在单光子计数器上出现恢复出的单光子信号，实现了单光子的存储与恢复。

需要说明的是，满足EIT条件，|s>态到|g>态不能够自发跃迁，但是在同偏振耦合光照射下，使得|s>态到|e>态，然后|e>态到|g>态发射光子，|e>态到|g>发射的光子与存储光子的波矢相同，传播方向相同。

信号光从入口2进入装置时，相应能级图如图5所示，在信号光反向传播时，|g_i>至|e_i-1>至|s_i-2>(i＝-1～+2)(下标i表示塞曼简并能级)之间满足EIT条件，但是|g_-2>态没有形成EIT条件，所以信号光与耦合光以及原子能级不能构成EIT条件，于是在|g_-2>至|e_-3>的跃迁过程中存在对信号光的吸收，使光子反向射入装置时产生衰减。

具体的，信号光覆盖|g>到|e>的跃迁，|g>态m_f为-2至+2五个能级的跃迁对应跃迁到|e>态的m_f为-3至+1五个能级的跃迁，将原子由|g>态抽运到|e>态；而耦合光覆盖|e>到|s>的跃迁，使得跃迁到|s>态是-3至0，还有不存在的-4，形成不了EIT条件，绝热关断再开启耦合光后，由于没有写入，故没有读出。所以，信号光在反向传播时，不能实现单光子的恢复与存储。

在本发明实施例中，通过正反两个方向分别入射信号光，并通过控制耦合光的时序共同实现单光子的非互易存储。当信号光正向传播时，信号光与耦合光以及原子能级构成电磁诱导透明条件，并在绝热关断耦合光之后再打开时，单光子能够被恢复与存储；而当信号光反向传播时，信号光与耦合光以及原子能级不能构成电磁诱导透明条件，并在绝热关断耦合光之后再打开时，单光子不能被存储与恢复。应用本发明实施例提供的非互易单光子量子存储器，实现了单光子的非互易存储。

参考图6，图6为本发明提供的一种耦合光的时序图。在图6所示的时序图中，图6(a)为信号光正向传播时，输入的信号与输出的信号，图6(b)为信号光反向传播时，输入的信号与输出的信号。如图6所示，横轴表示时间(ns)，时间大于2000ns，纵轴表示振幅，0≤振幅<100，每1000s计数，振幅随着时间的变化而变化。在信号光S1从入口1入射至装置时，耦合光先打开用于写入，之后绝热关断，光子转换为原子内态，最后再打开读出，恢复出信号。如图中所示，图6(a)为信号光正向传播时，输入的信号与输出的信号，以及存储恢复出来的信号。在耦合光的开启阶段，信号光转换为原子内态并存储到原子团中，经过一段时间后再打开耦合光，恢复出单光子信号。图6(b)为信号光反向传播时，输入的信号与输出的信号，可以看到此时输出信号光幅值远小于正向传播时的信号光的幅值，并且没有恢复出的信号。

具体的，当耦合光不存在时，原子团直接吸收信号光；耦合光存在时，原子团色散性质被改变，信号光不再被原子团吸收，同时信号光的群速度被减慢且信号光的脉冲在原子团中被大大压缩，压缩比为c/v_g，c为真空中的光速，v_g为信号光群速度。当控制耦合光绝热关断时，信号光群速度减为0，被压缩的信号光被转移为原子内态，经过一段时间后，再打开耦合光，信号光会直接从原子内态中读取出来，完成信号光的被存储过程。

在本发明实施例中，通过正反两个方向分别入射信号光，并通过控制耦合光的时序共同实现单光子的非互易存储。当信号光正向传播时，信号光与耦合光以及原子能级构成电磁诱导透明条件，并在绝热关断耦合光之后再打开时，单光子能够被存储与恢复；而当信号光反向传播时，信号光与耦合光以及原子能级不能构成电磁诱导透明条件，并在绝热关断耦合光之后再打开时，单光子不能被存储。应用非互易单光子本发明实施例提供的量子存储器，实现了单光子的非互易存储。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。