中國(guó)科學(xué)技術(shù)學(xué)院發(fā)布消息，稱其郭光燦教授團(tuán)隊(duì)在光量子儲(chǔ)存領(lǐng)域取得重要突破。該團(tuán)隊(duì)李傳鋒、周宗權(quán)研究組將相干光的儲(chǔ)存時(shí)間提高至1小時(shí)，大幅度刷新了2013年日本團(tuán)隊(duì)光儲(chǔ)存1分鐘的世界紀(jì)錄，向?qū)崿F(xiàn)量子U盤(pán)邁出重要一步。該成果4月22日發(fā)表在國(guó)際著名刊物《自然·通訊》上，審稿人稱該成果是一個(gè)巨大的成就（ahuge）。
李傳鋒、周宗權(quán)研究組常年旨在于基于稀土離子參雜晶體的固態(tài)量子儲(chǔ)存實(shí)驗(yàn)研究。研究組2015年自制光學(xué)拉曼外差偵測(cè)核磁共振譜儀，專門(mén)用于稀土離子參雜晶體的基態(tài)結(jié)構(gòu)剖析。依托該儀器，研究組精確描畫(huà)了摻銪硅酸釔晶體光學(xué)躍遷的完整喀什頓量，并在理論上預(yù)測(cè)了ZEFOZ磁場(chǎng)下的基態(tài)結(jié)構(gòu)[of802,32(2018)]。近日課題組結(jié)合理論預(yù)言首次實(shí)驗(yàn)測(cè)定摻銪硅酸釔晶體在ZEFOZ磁場(chǎng)下的完整基態(tài)結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，研究組結(jié)合了原子頻度梳（AFC）量子儲(chǔ)存方案以及ZEFOZ技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了光訊號(hào)的長(zhǎng)壽命儲(chǔ)存。實(shí)驗(yàn)中光訊號(hào)首先被AFC吸收成為銪離子系綜的光學(xué)迸發(fā)，接著被轉(zhuǎn)移為載流子迸發(fā)，經(jīng)歷一系列載流子保護(hù)脈沖操作后，最終被讀取為光訊號(hào)，總儲(chǔ)存時(shí)間歷時(shí)1小時(shí)。通過(guò)加載相位編碼量子通訊儲(chǔ)存量子通訊儲(chǔ)存，實(shí)驗(yàn)證實(shí)在經(jīng)歷了1個(gè)小時(shí)儲(chǔ)存后，光的相位儲(chǔ)存保真度高達(dá)96.4±2.5%。這種結(jié)果表明該裝置具有極強(qiáng)的相干光儲(chǔ)存能力以及用于量子態(tài)儲(chǔ)存的潛力。
該工作將光儲(chǔ)存時(shí)間從分鐘量級(jí)推動(dòng)至小時(shí)量級(jí)，滿足了量子U盤(pán)對(duì)光儲(chǔ)存壽命指標(biāo)的基本需求。接出來(lái)通過(guò)優(yōu)化儲(chǔ)存效率及雜訊，有望實(shí)現(xiàn)量子U盤(pán)，因而可以基于精典運(yùn)輸工具實(shí)現(xiàn)量子信息的傳輸，構(gòu)建一種全新的量子信道。近日的理論研究表明，量子U盤(pán)在全球衛(wèi)星量子通訊、甚長(zhǎng)基線干涉天文檢測(cè)系統(tǒng)等領(lǐng)域均具有廣泛應(yīng)用。審稿人表示：
“這個(gè)工作讓人們等待了許久，2015年新加坡國(guó)立學(xué)院團(tuán)隊(duì)報(bào)導(dǎo)了摻銪硅酸釔晶體在ZEFOZ磁場(chǎng)下具有6小時(shí)的載流子相干壽命，但是實(shí)際的光訊號(hào)儲(chǔ)存能力至今才總算得到證明（Thiswasalongtime,sincetheANUgroupintheir2015paperthatthesameusedinthework,Eu:YSO,canspinfor6hoursunderaZEFOZfieldandusing.inthesehasuntilnow）。”
儲(chǔ)存方案示意圖，訊號(hào)光場(chǎng)（probe）被梳狀的原子吸收譜吸收，并被控制光場(chǎng)（）儲(chǔ)存為載流子迸發(fā)，在射頻（RF）場(chǎng)的操控下延長(zhǎng)儲(chǔ)存時(shí)間，最終讀取為光訊號(hào)。
論文第一作者是中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士研究生馬鈺。該工作得到了科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、安徽省以及中國(guó)科大學(xué)的捐助。周宗權(quán)得到中科院青年創(chuàng)新推動(dòng)會(huì)的捐助。
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