A közelmúltban Li Chuanfeng és Zhou Zongquan kutatócsoportja Guo Guangcan akadémikus, a Kínai Tudományos és Technológiai Egyetem vezetésével megvalósította a fotonok igény szerinti kvantumtárolását a kommunikációs sávban erbiummal adalékolt hullámvezetők alapján, ami fontos lépés afelé. nagyszabású optikai szálas kvantumhálózatok kiépítése. Az eredményeket a közelmúltban tették közzé a Physical Review Letters nemzetközi tudományos folyóiratban.
A kvantummemória a kvantumhálózat központi eszköze. Az összegabalyodott fotonok igény szerinti leolvasásával a nagy távolságú optikai szál átvitel exponenciális vesztesége polinomiális veszteségre csökkenthető. Ahhoz, hogy a meglévő optikai szálas hálózatot kvantumhálózat kiépítésére használhassuk, a kvantum memóriának a kommunikációs sávban kell működnie. A ritkaföldfém-erbium-ion egyedülálló optikai átmenettel rendelkezik a kommunikációs sávban, és fontos jelölt anyag a kvantummemória megvalósításához a kommunikációs sávban. A kommunikációs sávban meglévő kvantummemória kiolvasási ideje azonban előre be van állítva a foton írása előtt, és lehetetlen megvalósítani az igény szerinti kiolvasást.
Li Chuanfeng és Zhou Zongquan kutatócsoportja egymástól függetlenül dolgozta fel az optikai hullámvezetőt az erbiummal adalékolt ittrium-szilikát kristályon lézeres direkt írási technológia segítségével, és közvetlenül ragasztotta be és integrálta a hagyományos egymódusú optikai szálakat a hullámvezető mindkét végén. Az igény szerinti leolvasás elérése érdekében a kutatócsoport elektronpárologtatási technológiát alkalmazott a chipen lévő elektródák feldolgozására a hullámvezető mindkét oldalán, hogy az elektromos tér által kiváltott Stark-effektust az erbium ionok koherens evolúciójának szabályozására használhassa. a hullámvezető valós időben. Az erbium ionok elektron spinjének polarizálásával és nukleáris spin állapotának inicializálásával a fotontárolás hatékonysága 10,9 százalékra nő, ami 5-szeres javulás az integrált kommunikációs sávok korábban közölt kvantumtárolásánál. Az elektromos térrel szabályozott on-demand kvantumtárolás hűsége eléri a 98,3 százalékot, ami a tárolási hatékonyságot és a fotonstatisztikát tekintve messze meghaladja a klasszikus határt.
Ez az eredmény igény szerinti kvantumtárolást valósít meg a kommunikációs sávban erbium ionokra épülve, és ez az optikai szálba integrált eszköz közvetlenül csatlakoztatható a meglévő optikai szálas hálózathoz. A klasszikus kommunikáció területén az erbiummal adalékolt szálas erősítők feltalálása valósággá tette a nagy távolságú optikai szálas kommunikációt. Hasonlóképpen, az erbium ionokon alapuló kvantumtárolás is használható a nagy távolságú kvantumkommunikáció exponenciális veszteségének leküzdésére, lehetővé téve az erbium ionok ismételt felhasználását kvantumhálózatokban. fontos szerepe az építőiparban.
Ezt az eredményt a bírálók nagy dicséretben részesítették: "A korábbi munkákhoz képest ez a munka jelentős előrelépést tett, különösen az optikai szálnak az optikai hullámvezetőhöz való közvetlen kötésével, amely támogatja a stabil működést alacsony hőmérsékletű környezetben."
