光以每秒30萬公里的速度運動，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間提升至1小時，大幅刷新8年前德國團隊創(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，因為用光量子存儲可以構(gòu)建量子中繼，從而克服傳輸損耗建立遠程通信網(wǎng)。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?？紤]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(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，他們在實驗上取得重大突破，結(jié)合“原子頻率梳”等技術(shù)，成功實現(xiàn)光信號的長壽命存儲。
在實驗中，光信號經(jīng)歷了光學(xué)激發(fā)、自旋激發(fā)、自旋保護脈沖等一系列操作后，被重新讀取為光信號，總存儲時間達到1小時，而且光的相位存儲“保真度”高達96.4±2.5%。
“簡單來說，我們就是用一塊晶體把光‘存起來’，一個小時后取出來發(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，這個研究大大延長了保存的時間，也因此有望催生一系列創(chuàng)新應(yīng)用。
比如，將兩臺相距較遠的望遠鏡捕捉到的光，保存后放到一起進行“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(gòu)建全球量子通信網(wǎng)具有重要意義。李傳鋒介紹，為實現(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。
