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「留光」1小時!我國科學家刷新世界紀錄邁向「量子U盤」

  • 來源:新華網
  • 發布時間:2021-04-26

       新華社合肥4月25日電(記者徐海濤)光以每秒30萬公里的速度運動,讓它“慢下来”乃至“停留下来”,是重要的科研问题。

中國科學技術大學25日發布消息,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·通讯》日前发表了该成果,审稿人认为“这是一个巨大成就”。

光是現代信息傳輸的基本載體,光纖網絡已遍布全球。光的存儲在量子通信領域尤其重要,因爲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“原子频率梳”等技术,成功实现光信号的长寿命存储。

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

  “简单来说,我们就是用一块晶体把光‘存起来’,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,爲實現量子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。

(來源:新華網

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