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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)造的光存儲(chǔ)1分鐘的世界紀(jì)錄，向?qū)崿F(xiàn)量子U盤邁出重要一步。該成果日前發(fā)表于《自然—通訊》。審稿人認(rèn)為，“該成果是一個(gè)巨大的成就。”

當(dāng)前，光纖網(wǎng)絡(luò)遍布全球，光已成為現(xiàn)代信息傳輸?shù)幕据d體。光的存儲(chǔ)在量子通信領(lǐng)域尤其重要，因?yàn)橛霉饬孔哟鎯?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)程量子通信解決方案是量子U盤，即把光子保存起來，通過運(yùn)輸U(kuò)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U盤的光存儲(chǔ)時(shí)間需要達(dá)到小時(shí)量級(jí)，才有實(shí)用價(jià)值。

李傳鋒、周宗權(quán)研究組2015年自制光學(xué)拉曼外差探測(cè)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，并在理論上預(yù)測(cè)了一階塞曼效應(yīng)為零（ZEFOZ）磁場(chǎng)下的能級(jí)結(jié)構(gòu)。近期，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)上取得重大突破，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)。

在實(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，被重新讀取為光信號(hào)，總存儲(chǔ)時(shí)間達(dá)到1小時(shí)，而且光的相位存儲(chǔ)“保真度”高達(dá)96.4±2.5%。簡單來說，就是研究人員用一塊晶體把光“存起來”，一個(gè)小時(shí)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。

量子U盤在全球衛(wèi)星量子通信、甚長基線干涉天文測(cè)量系統(tǒng)等領(lǐng)域均具有廣泛應(yīng)用。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U盤對(duì)光存儲(chǔ)壽命指標(biāo)的基本需求。接下來，研究人員將通過優(yōu)化存儲(chǔ)效率及信噪比，有望開發(fā)出量子U盤，從而基于經(jīng)典運(yùn)輸工具實(shí)現(xiàn)量子信息的傳輸，建立一種全新的量子信道。（桂運(yùn)安）