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光存儲時間提升至1小時創新記錄向實現量子U盤邁出重要一步

2021-05-07 09:35:36 來源：科技日報

科技日報記者4月25日從中國科學技術大學了解到，該校郭光燦院士團隊李傳鋒、周宗權研究組將光存儲時間提升至1小時，刷新2013年德國團隊所創造的光存儲1分鐘的世界紀錄，向實現量子U盤邁出重要一步。該成果發表于《自然·通訊》。審稿人稱贊：“該成果是一個巨大的成就。”

光已成為現代信息傳輸的基本載體。光速高達30萬公里每秒，降低光速乃至讓光停留下來，是國際學術界孜孜以求的目標。光的存儲在量子通信領域尤其重要，這是因為基于光量子存儲可以構建量子中繼，從而克服信道損耗建立起大尺度量子網絡。另一種遠程量子通信的解決方案是量子U盤，即把光子存儲到超長壽命量子存儲器中，然后通過直接運輸量子U盤來傳輸量子信息。考慮到飛機和高鐵等的速度，量子U盤的光存儲時間需要達到小時量級。

李傳鋒、周宗權研究組2015年自制光學拉曼外差探測核磁共振譜儀，依托該儀器，他們精確刻畫了摻銪硅酸釔晶體光學躍遷的完整哈密頓量，并在理論上預測了一階塞曼效應為零(ZEFOZ)磁場下的能級結構。

科研人員結合理論預言首次實驗測定摻銪硅酸釔晶體在ZEFOZ磁場下的完整能級結構，并結合原子頻率梳(AFC)量子存儲方案以及ZEFOZ技術，成功實現光信號的長壽命存儲。實驗中，光信號首先被AFC吸收成為銪離子系綜的光學激發，接著被轉移為自旋激發，經歷一系列自旋保護脈沖操作后，最終被讀取為光信號，總存儲時間長達1小時，且光的相位存儲保真度高達96.4±2.5%。

量子U盤在全球衛星量子通信、甚長基線干涉天文測量系統等領域均具有廣泛應用。這一成果將光存儲時間從分鐘量級推進至小時量級，滿足了量子U盤對光存儲壽命指標的基本需求。未來，量子U盤有望基于經典運輸工具實現量子信息的傳輸，建立一種全新的量子信道。

標簽：光存儲時間量子U盤