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“留光”1小時(shí)!我國科學(xué)家刷新世界紀(jì)錄邁向“量子U盤”
最后更新: 2021-04-25 22:35:21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(yùn)動(dòng),讓它“慢下來”乃至“停留下來”,是重要的科研問題。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)25日發(fā)布消息,該校李傳鋒、周宗權(quán)研究組近期成功將光存儲時(shí)間提升至1小時(shí),大幅刷新8年前德國團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造的1分鐘的世界紀(jì)錄,向?qū)崿F(xiàn)量子U盤邁出重要一步。國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》日前發(fā)表了該成果,審稿人認(rèn)為“這是一個(gè)巨大成就”。
光是現(xiàn)代信息傳輸?shù)幕据d體,光纖網(wǎng)絡(luò)已遍布全球。光的存儲在量子通信領(lǐng)域尤其重要,因?yàn)橛霉饬孔哟鎯梢詷?gòu)建量子中繼,從而克服傳輸損耗建立遠(yuǎn)程通信網(wǎng)。另一種遠(yuǎn)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(yùn)輸U(kuò)盤來傳輸量子信息??紤]到飛機(jī)和高鐵等運(yùn)輸工具的速度,量子U盤的光存儲時(shí)間需要達(dá)到小時(shí)量級,才有實(shí)用價(jià)值。
李傳鋒、周宗權(quán)研究組長期研究這一領(lǐng)域,他們2015年研制出光學(xué)拉曼外差探測核磁共振譜儀,刻畫了摻銪硅酸釔晶體光學(xué)躍遷的完整哈密頓量。近期,他們在實(shí)驗(yàn)上取得重大突破,結(jié)合“原子頻率梳”等技術(shù),成功實(shí)現(xiàn)光信號的長壽命存儲。
在實(shí)驗(yàn)中,光信號經(jīng)歷了光學(xué)激發(fā)、自旋激發(fā)、自旋保護(hù)脈沖等一系列操作后,被重新讀取為光信號,總存儲時(shí)間達(dá)到1小時(shí),而且光的相位存儲“保真度”高達(dá)96.4±2.5%。
“簡單來說,我們就是用一塊晶體把光‘存起來’,一個(gè)小時(shí)后取出來發(fā)現(xiàn),它的相位、偏振等狀態(tài)信息還保存得很好。”李傳鋒說,光的狀態(tài)信息很容易消失,這個(gè)研究大大延長了保存的時(shí)間,也因此有望催生一系列創(chuàng)新應(yīng)用。
比如,將兩臺相距較遠(yuǎn)的望遠(yuǎn)鏡捕捉到的光,保存后放到一起進(jìn)行“干涉”處理,可以突破單個(gè)望遠(yuǎn)鏡的尺寸局限,大幅提升觀測的精度。
量子U盤對構(gòu)建全球量子通信網(wǎng)具有重要意義。李傳鋒介紹,為實(shí)現(xiàn)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。
- 原標(biāo)題:“留光”1小時(shí)!我國科學(xué)家刷新世界紀(jì)錄邁向“量子U盤”
- 責(zé)任編輯: 李天宇 
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