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中科大團(tuán)隊成功實現(xiàn)“儲光”1小時,,刷新紀(jì)錄60倍

來源:QUANTUM量子科學(xué)儀器貿(mào)易(北京)有限公司   2021年07月14日 14:53  

光纖中的光子損耗阻礙了量子信息在陸地上的長距離傳輸分布,,由此,,量子中繼器被提出來解決這個問題,。但是由于量子中繼器的系統(tǒng)復(fù)雜性以及有限的通信距離,可行的解決方案包括可移動量子存儲器和配備量子存儲器的衛(wèi)星,,其中長壽命的光學(xué)量子存儲器是實現(xiàn)全球量子通信的關(guān)鍵組件,。


圖1. Eu3+:Y2SiO5 晶體的能圖。


2015年澳大亞國立大學(xué)團(tuán)隊在階塞曼效應(yīng)為零(ZEFOZ)的磁場下,,觀察到摻銪硅酸釔晶體(Eu3+:Y2SiO5)的核自旋相干壽命長達(dá)6小時,。迄今為止,在87Rb原子和Pr3+:Y2SiO5晶體中實現(xiàn)的長光存儲時間約為1分鐘,。近期,,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的郭光燦院士團(tuán)隊在光量子存儲域取得重要突破。該團(tuán)隊李傳鋒,、周宗權(quán)研究組將相干光的存儲時間提升至1小時,,刷新了2013年德國團(tuán)隊光存儲1分鐘的紀(jì)錄。該成果已發(fā)表在國際期刊《自然·通訊》上[1],。



圖2:實驗裝置示意圖,,包含低溫恒溫器。


中科大課題組結(jié)合理論預(yù)言實驗測定摻銪硅酸釔晶體在ZEFOZ磁場下的完整能結(jié)構(gòu),。研究組結(jié)合了原子頻率梳(AFC)量子存儲方案以及ZEFOZ技術(shù),,成功實現(xiàn)了光信號的長壽命存儲。為了在ZEFOZ域?qū)崿F(xiàn)光存儲,,了解基態(tài)和激發(fā)態(tài)的能結(jié)構(gòu)是解決問題的決條件,。課題組使用連續(xù)波拉曼外差探測(RHD)獲得了ZEFOZ中的基態(tài)共振信息。實驗確定的能結(jié)構(gòu)如圖1a所示,。實驗裝置示意圖如圖1b所示,,樣品被放在低溫恒溫器內(nèi)(溫度1.7K),磁場強(qiáng)度被設(shè)定為1.28斯拉,。樣品放置于低溫傾角臺上,,低溫傾角臺的傾角精度達(dá)到千分之二度。探測和泵浦光在進(jìn)入低溫恒溫器之前通過單模光纖(SMF)和光纖準(zhǔn)直器(FC)發(fā)出,。



圖3. 回波強(qiáng)度與存儲時間關(guān)系圖,。


實驗中光信號被AFC吸收成為銪離子系綜的光學(xué)激發(fā),接著被轉(zhuǎn)移為自旋激發(fā),,經(jīng)歷系列自旋保護(hù)脈沖操作后,,終被讀取為光信號,總存儲時間長達(dá)1小時(見圖3),。通過加載相位編碼,,實驗證實在經(jīng)歷了1個小時存儲后,,光的相位存儲保真度高達(dá)96.4 ± 2.5%。結(jié)果表明該裝置具有*的相干光存儲能力以及用于量子態(tài)存儲的潛力,。

 

文章中,,作者使用了德國attocube公司的attoDRY系列低溫恒溫器來實現(xiàn)樣品在低溫條件下的光量子存儲。該課題組的工作為基于長壽命固態(tài)量子存儲器的大規(guī)模量子通信帶來了光明的前景,。


 


圖4:低振動無液氦磁體與恒溫器—attoDRY系列,超低振動是提供高分辨率與長時間穩(wěn)定光譜的關(guān)鍵因素,。


attoDRY2100+CFM I主要技術(shù)點:

+ 應(yīng)用范圍廣泛:  量子光學(xué),,PL/EL/ Raman等光譜測量

+ 變溫范圍:1.8K - 300K

+ 空間分辨率:< 1 mm

+ 無液氦閉環(huán)恒溫器

+ 工作磁場范圍:0...9T (12T, 9T-3T,9T-1T-1T矢量磁體可選)

+ 低溫消色差物鏡NA=0.82

+ 精細(xì)定位范圍: 5mm X 5mm X 5mm @ 4K

+ 精細(xì)掃描范圍:30 mm X 30 mm@4K

+ 可進(jìn)行電學(xué)測量,,配備標(biāo)準(zhǔn)chip carrier

+ 可升到AFM/MFM,、PFM、ct-AFM,、KPFM,、SHPM等功能

 

參考文獻(xiàn):

[1]. Zongquan ZHOU et al, One-hour coherent optical storage in an atomic frequency comb memory , Nature Communications,12,2381 (2021) 


相關(guān)產(chǎn)品:

1、無液氦低溫強(qiáng)磁場共聚焦顯微鏡-attoCFM

2,、低震動無液氦磁體與恒溫器-attoDRY

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