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2021-4-26 09:49 上傳
4月25日中國科學技術大學傳來消息，該校郭光燦院士團隊李傳鋒、周宗權研究組近期將光存儲時間提升至1小時，大幅刷新2013年德國團隊所創(chuàng)造的光存儲1分鐘世界紀錄，向實現(xiàn)量子U盤邁出重要一步。該成果日前發(fā)表于《自然·通訊》。審稿人認為：“該成果是一個巨大的成就�！�
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存儲方案示意圖
當前，光纖網絡遍布全球，光已成為現(xiàn)代信息傳輸的基本載體。對光的捕獲及存儲，可以幫助人們更有效地利用光場。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。
量子U盤是解決遠程量子通信的一種方案，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。量子U盤在全球衛(wèi)星量子通信、甚長基線干涉天文測量系統(tǒng)等領域均具有廣泛應用前景�？紤]到飛機和高鐵等速度，量子U盤的光存儲時間需要達到小時量級。
早在1999年，美國哈佛大學團隊利用冷原子氣體把光速降至17米每秒。
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2013年德國達姆施塔特大學團隊利用摻鐠硅酸釔晶體使得光停留了1分鐘，創(chuàng)下該領域的世界紀錄，然而這一光存儲時間仍遠低于量子U盤的技術需求。
2015年澳大利亞國立大學團隊在一階塞曼效應為零（ZEFOZ）磁場下，觀察到摻銪硅酸釔晶體的核自旋相干壽命長達6小時，讓人們看到了長壽命光存儲的希望。然而由于對該材料的能級結構缺乏了解，至今未能實現(xiàn)長壽命光存儲。
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，專門用于稀土離子摻雜晶體的能級結構分析。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磁場下的能級結構。
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近期，該課題組結合理論預言，首次實驗測定摻銪硅酸釔晶體在一階塞曼效應為零磁場下的完整能級結構，并結合原子頻率梳量子存儲方案以及一階塞曼效應為零技術，成功實現(xiàn)光信號的長壽命存儲。其總存儲時間長達1小時，且光的相位存儲保真度高達96.4 ± 2.5%。
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。接下來，團隊將通過優(yōu)化存儲效率及信噪比，有望實現(xiàn)量子U盤，從而可以基于經典運輸工具實現(xiàn)量子信息的傳輸，建立一種全新的量子信道。
來源：安徽日報
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