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2021年04月27日
【文汇报】迈向“量子U盘”重要一步!我国科学家将光存储时间提升至1小时

大幅刷新德国团队所创造的光存储1分钟的世界纪录

本报讯(首席记者许琦敏)记者日前从中国科学技术大学获悉,该校中科院院士郭光灿团队的李传锋、周宗权研究组近期将光存储时间提升至1小时,大幅刷新2013年德国团队所创造的光存储1分钟的世界纪录,向实现“量子U盘”迈出重要一步。该成果日前发表于国际权威期刊《自然·通讯》。

当前,光纤网络遍布全球,光已成为现代信息传输的基本载体。对光的捕获及存储,可以帮助人们更有效地利用光场。然而,光速高达30万公里/秒,降低光速乃至让光停留下来,是国际学术界孜孜以求的目标。

在量子通信领域,光的存储尤其重要。基于光量子存储可以构建量子中继,从而克服信道损耗,建立起大尺度量子网络。“量子U盘”则是另一种远程量子通信的解决方案,即把光子存储到超长寿命量子存储器中,然后直接运输“量子U盘”来传输量子信息。“量子U盘”在全球卫星量子通信、甚长基线干涉天文测量系统等领域均具有广泛应用价值。考虑到飞机、高铁等的速度,“量子U盘”的光存储时间需要达到小时量级。

2015年,李传锋、周宗权研究组成功自制了光学拉曼外差探测核磁共振谱仪,专门用于稀土离子掺杂晶体的能级结构分析。依托该仪器,他们在理论上预测了一阶塞曼效应为零(ZEFOZ)磁场下的能级结构。近期,他们又结合理论预言,成功实现光信号的长寿命存储。

实验中,光信号首先被原子频率梳吸收成为铕离子系综的光学激发,接着被转移为自旋激发,经历一系列自旋保护脉冲操作后,最终被读取为光信号,总存储时间长达1小时,且光的相位存储保真度超过90%。

这一成果将光存储时间从分钟量级推进至小时量级,满足了“量子U盘”对光存储寿命指标的基本需求。接下来,研究组将继续优化技术,推动“量子U盘”的实现,使量子信息的传输可以通过经典运输工具来实现,从而建立一种全新的量子信道。

《文汇报》(2021年4月27日7版)

http://dzb.whb.cn/2021-04-27/7/detail-721691.html

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