《量子u盘》来了 光存储时间增加到1小时

记者4月25日从中国科技大学获悉，郭广灿院士团队李传锋、周宗泉将光存储时间提高到1小时，创下2013年德国团队创下的1分钟光存储世界新纪录，向实现量子u盘迈出重要一步。结果发表在《自然通讯》。评论者赞道：“这个成绩是很大的成绩。”

光已经成为现代信息传递的基本载体。光速高达每秒30万公里，所以降低光速甚至让它停留下来是国际学术界孜孜追求的目标。光存储在量子通信领域尤为重要，因为可以基于光量子存储构建量子中继，从而克服信道损耗，建立大规模的量子网络。远程量子通信的另一种解决方案是量子u盘，将光子存储在超长寿命的量子存储器中，然后通过直接传输量子u盘来传输量子信息。考虑到飞机和高铁的速度，量子u盘的光存储时间需要达到几个小时的量级。

2015年，李传峰和周宗全自制了光拉曼外差探测核磁共振谱仪。基于该仪器，他们精确地描述了掺铕硅酸钇晶体光学跃迁的完全哈密顿量，并从理论上预测了零一阶ZEFOZ效应磁场中的能级结构。

根据该理论，研究人员首次预测了掺铕硅酸钇晶体在ZEFOZ磁场下的完整能级结构，并结合原子频率梳(AFC)量子存储方案和ZEFOZ技术成功实现了光信号的长寿命存储。在实验中，光信号首先被原子力显微镜吸收，成为铕离子系综的光激发，然后转移到自旋激发，最后经过一系列自旋保护脉冲操作，被读取为光信号。总储存时间长达1小时，光的相位储存保真度高达96.42.5%。

量子u盘广泛应用于全球卫星量子通信、甚长基线干涉天文测量系统等领域。这一成果将光存储时间从几分钟提高到几小时，满足了量子u盘对光存储寿命指标的基本要求。未来，量子u盘有望实现基于经典传输工具的量子信息传输，建立全新的量子通道。