“留光”1小時(shí)！我國科學(xué)家刷新世界紀(jì)錄

文/徐靖

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊(duì)李傳鋒、周宗權(quán)研究組近期將光存儲(chǔ)時(shí)間提升至1小時(shí)，大幅刷新2013年德國團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造的1分鐘的世界紀(jì)錄，向?qū)崿F(xiàn)量子優(yōu)盤邁出重要一步。該成果日前發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上。

光的存儲(chǔ)在量子通信領(lǐng)域尤其重要，這是因?yàn)榛诠饬孔哟鎯?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)程量子通信的解決方案是量子優(yōu)盤，即把光子存儲(chǔ)到超長壽命量子存儲(chǔ)器中，然后通過直接運(yùn)輸量子優(yōu)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，量子優(yōu)盤的光存儲(chǔ)時(shí)間需要達(dá)到小時(shí)量級(jí)。

李傳鋒、周宗權(quán)研究組于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，他們結(jié)合“原子頻率梳”等技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的長壽命存儲(chǔ)。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，最終被讀取為光信號(hào)，總存儲(chǔ)時(shí)間長達(dá)1小時(shí)，且光的相位存儲(chǔ)“保真度”高達(dá)96.4±2.5%。

這一成果將光存儲(chǔ)時(shí)間從分鐘量級(jí)推進(jìn)至小時(shí)量級(jí)，滿足了量子優(yōu)盤對(duì)光存儲(chǔ)時(shí)間指標(biāo)的基本需求。接下來，研究組將通過優(yōu)化存儲(chǔ)效率及信噪比，努力實(shí)現(xiàn)量子優(yōu)盤。