量子U盤要來了?
2021年04月26日09:20

  中國科學技術大學25日發佈消息,該校李傳鋒、周宗權研究組近期成功將光存儲時間提升至1小時,大幅刷新8年前德國團隊創造的1分鐘的世界紀錄,向實現量子U盤邁出重要一步。國際學術期刊《自然·通訊》日前發表了該成果,審稿人認為“這是一個巨大成就”。

  光是現代信息傳輸的基本載體,光纖網絡已遍佈全球。光的存儲在量子通信領域尤其重要,因為用光量子存儲可以構建量子中繼,從而克服傳輸損耗建立遠程通信網。另一種遠程量子通信解決方案是量子U盤,即把光子保存起來,通過運輸U盤來傳輸量子信息。考慮到飛機和高鐵等運輸工具的速度,量子U盤的光存儲時間需要達到小時量級,才有實用價值。

  李傳鋒、周宗權研究組長期研究這一領域,他們2015年研製出光學拉曼外差探測核磁共振譜儀,刻畫了摻銪矽酸釔晶體光學躍遷的完整哈密頓量。近期,他們在實驗上取得重大突破,結合“原子頻率梳”等技術,成功實現光信號的長壽命存儲。

  在實驗中,光信號經曆了光學激發、自旋激發、自旋保護脈衝等一系列操作後,被重新讀取為光信號,總存儲時間達到1小時,而且光的相位存儲“保真度”高達96.4±2.5%。

  “簡單來說,我們就是用一塊晶體把光‘存起來’,一個小時後取出來發現,它的相位、偏振等狀態信息還保存得很好。”李傳鋒說,光的狀態信息很容易消失,這個研究大大延長了保存的時間,也因此有望催生一系列創新應用。

  比如,將兩台相距較遠的望遠鏡捕捉到的光,保存後放到一起進行“干涉”處理,可以突破單個望遠鏡的尺寸局限,大幅提升觀測的精度。

  量子U盤對構建全球量子通信網具有重要意義。李傳鋒介紹,為實現量子U盤,不僅要高精度的“留住光”,還要提升信噪比,這也是他們下一步努力的方向。

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