Forskere indser sammenhængende lagring af lys over en time

Fjernkvantefordeling på jorden er begrænset på grund af tabet af fotoner i optiske fibre. En løsning til fjernkvantekommunikation ligger i kvantehukommelser:fotoner lagres i langtidsholdbar kvantehukommelse (kvanteflashdrev), og derefter transmitteres kvanteinformation ved transport af kvantehukommelsen. I betragtning af hastigheden af ​​fly og højhastighedstog, det er afgørende at øge lagringstiden for kvantehukommelser til størrelsesordenen timer.

I en ny undersøgelse offentliggjort i Naturkommunikation , et forskerhold ledet af Prof. Li Chuanfeng og Prof. Zhou Zongquan fra University of Science and Technology of China (USTC) forlængede lagringstiden for optiske hukommelser til over en time. Det slog rekorden på et minut opnået af tyske forskere i 2013, og gjorde et stort skridt hen imod anvendelsen af ​​kvantehukommelser.

I forsøget på at opnå optisk lagring i et nul-førsteordens-Zeeman (ZEFOZ) magnetfelt, de komplicerede og ukendte energiniveaustrukturer i både jorden og exciterede tilstande har længe udfordret forskere. For nylig, forskere brugte spin Hamiltonians til at forudsige niveaustrukturer. Imidlertid, der kan opstå en fejl i den teoretiske forudsigelse.

For at overvinde problemet, forskere fra USTC adopterede spin wave atomic frequency comb (AFC) protokol i et ZEFOZ felt, nemlig ZEFOZ-AFC-metoden, med succes at implementere langvarig lagring af lyssignaler.

Dynamisk afkobling (DD) blev brugt til at beskytte spinkohærens og forlænge lagringstiden. Den sammenhængende karakter af denne enhed verificeres ved at implementere et time-bin-lignende interferenseksperiment efter 1 times opbevaring med en nøjagtighed på 96,4 %. Resultatet viste den store lagringskapacitet af sammenhængende lys og dets potentiale i kvantehukommelser.

Denne undersøgelse udvider den optiske lagringstid fra størrelsesordenen minutter til størrelsesordenen timer. Den opfylder de grundlæggende krav til den optiske lagerlevetid for kvantehukommelser. Gennem optimering af lagringseffektivitet og signal-til-støj-forhold (SNR), forskere forventes at transmittere kvanteinformation af klassiske bærere i en ny kvantekanal.