超過一小時的光的相干存儲的實現向量子存儲器的應用邁出一大步
由於光子在光纖中的損耗,地面上的遠程量子分佈受到其限制。遠程量子通信的一個解決方案在於量子存儲器:光子被存儲在長壽命的量子存儲器(量子閃存)中,然後通過量子存儲器的運輸來傳輸量子信息。考慮到飛機和高速列車的速度,將量子存儲器的存儲時間提高到幾個小時的數量級是至關重要的。
在《自然-通訊》上發表的一項新研究中,由中國科技大學李傳鋒教授和周宗權教授領導的研究小組將光存儲器的存儲時間延長到了1小時以上。它打破了德國研究人員在2013年實現的1分鐘的記錄,並向量子存儲器的應用邁出了一大步。
在試圖實現零一階-澤曼(ZEFOZ)磁場中的光存儲時,基態和激發態的複雜和未知的能級結構長期以來一直是研究人員的挑戰。最近,研究人員使用自旋哈密爾頓來預測能級結構。然而,在理論預測中可能會出現錯誤。
為了克服這個問題,中國科技大學的研究人員在ZEFOZ場中採用了自旋波原子頻率梳(AFC)協議,即ZEFOZ-AFC方法,成功實現了光信號的長效存儲。
動態去耦(DD)被用來保護自旋相干性和延長存儲時間。該裝置的相干性通過在存儲1小時後實施類似時間軸的干擾實驗得到驗證,其保真度達到96.4%。該結果顯示了相干光的巨大存儲能力及其在量子存儲器中的潛力。
這項研究將光存儲時間從幾分鐘的數量級擴大到幾小時。它滿足了量子存儲器的光存儲壽命的基本要求。通過優化存儲效率和信噪比(SNR),研究人員有望在新的量子通道中通過經典載體傳輸量子信息。