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光以每秒30万公里的速度运动 ， 让它“慢下来”乃至“停留下来” ， 是重要的科研问题 。
中国科学技术大学25日发布消息 ， 该校李传锋、周宗权研究组近期成功将光存储时间提升至1小时 ， 大幅刷新8年前德国团队创造的1分钟的世界纪录 ， 向实现量子U盘迈出重要一步 。 国际学术期刊《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” 。
光是现代信息传输的基本载体 ， 光纤网络已遍布全球 。 光的存储在量子通信领域尤其重要 ， 因为用光量子存储可以构建量子中继 ， 从而克服传输损耗建立远程通信网 。 另一种远程量子通信解决方案是量子U盘 ， 即把光子保存起来 ， 通过运输U盘来传输量子信息 。 考虑到飞机和高铁等运输工具的速度 ， 量子U盘的光存储时间需要达到小时量级 ， 才有实用价值 。
李传锋、周宗权研究组长期研究这一领域 ， 他们2015年研制出光学拉曼外差探测核磁共振谱仪 ， 刻画了掺铕硅酸钇晶体光学跃迁的完整哈密顿量 。 近期 ， 他们在实验上取得重大突破 ， 结合“原子频率梳”等技术 ， 成功实现光信号的长寿命存储 。
在实验中 ， 光信号经历了光学激发、自旋激发、自旋保护脉冲等一系列操作后 ， 被重新读取为光信号 ， 总存储时间达到1小时 ， 而且光的相位存储“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’ ， 一个小时后取出来发现 ， 它的相位、偏振等状态信息还保存得很好 。 ”李传锋说 ， 光的状态信息很容易消失 ， 这个研究大大延长了保存的时间 ， 也因此有望催生一系列创新应用 。
比如 ， 将两台相距较远的望远镜捕捉到的光 ， 保存后放到一起进行“干涉”处理 ， 可以突破单个望远镜的尺寸局限 ， 大幅提升观测的精度 。
量子U盘对构建全球量子通信网具有重要意义 。 李传锋介绍 ， 为实现量子U盘 ， 不仅要高精度的“留住光” ， 还要提升信噪比 ， 这也是他们下一步努力的方向 。
【李传锋|把！光！留！住！】采访人员：徐海涛
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