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(guó)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(chǔ)時(shí)間提升至1小時(shí)，大幅刷新8年前德國(guó)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(guó)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(chǔ)在量子通信領(lǐng)域尤其重要，因?yàn)橛霉?span id="imakk8y" class="keyword">量子存儲(chǔ)可以構(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(chǔ)時(shí)間需要達(dá)到小時(shí)量級(jí)，才有實(shí)用價(jià)值。
李傳鋒、周宗權(quán)研究組長(zhǎng)期研究這一領(lǐng)域，他們2015年研制出光學(xué)拉曼外差探測(cè)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?cè)趯?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(hào)的長(zhǎng)壽命存儲(chǔ)。
在實(shí)驗(yàn)中，光信號(hào)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(hào)，總存儲(chǔ)時(shí)間達(dá)到1小時(shí)，而且光的相位存儲(chǔ)“保真度”高達(dá)96.4±2.5%。
“簡(jiǎn)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(zhǎng)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(tái)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(cè)的精度。
量子U盤對(duì)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。
