Son zamanlarda, Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden akademisyen Guo Guangcan liderliğindeki Li Chuanfeng ve Zhou Zongquan'ın araştırma grubu, önemli bir adım olan erbiyum katkılı dalga kılavuzlarına dayalı iletişim bandında fotonların talep üzerine kuantum depolamasını gerçekleştirdi. büyük ölçekli fiber optik kuantum ağlarının inşası. Sonuçlar yakın zamanda uluslararası akademik dergi Physical Review Letters'da yayınlandı.
Kuantum bellek, kuantum ağının temel aygıtıdır. Talep üzerine dolaşık fotonları okuyarak, uzun mesafeli optik fiber iletimindeki üstel kayıp, polinom kaybına indirgenebilir. Bir kuantum ağı oluşturmak için mevcut fiber optik ağı kullanmak için, kuantum belleğinin iletişim bandında çalışması gerekir. Nadir toprak erbiyum iyonu, iletişim bandında benzersiz bir optik geçişe sahiptir ve iletişim bandında kuantum belleği gerçekleştirmek için önemli bir aday malzemedir. Bununla birlikte, iletişim bandındaki mevcut kuantum belleğin okuma süresi, foton yazılmadan önce önceden ayarlanmıştır ve isteğe bağlı okumanın gerçekleştirilmesi imkansızdır.
Li Chuanfeng ve Zhou Zongquan'ın araştırma grubu, lazer doğrudan yazma teknolojisini kullanarak erbiyum katkılı itriyum silikat kristali üzerindeki optik dalga kılavuzunu bağımsız olarak işledi ve dalga kılavuzunun her iki ucuna doğrudan yapıştırılan ve sıradan tek modlu optik fiberleri entegre etti. İsteğe bağlı okuma elde etmek için araştırma ekibi, erbiyum iyonlarının tutarlı evrimini kontrol etmek için elektrik alanı kaynaklı Stark etkisini kullanmak amacıyla, dalga kılavuzunun her iki tarafındaki çip üzerindeki elektrotları işlemek için elektron buharlaştırma teknolojisini kullandı. gerçek zamanlı olarak dalga kılavuzu. Erbiyum iyonlarının elektron spinlerini polarize ederek ve nükleer spin durumlarını başlatarak, foton depolama verimliliği yüzde 10,9'a yükseltilir; bu, entegre iletişim bantları için daha önce bildirilen kuantum depolamaya kıyasla 5-kat bir gelişmedir. Elektrik alanı tarafından düzenlenen isteğe bağlı kuantum depolamanın aslına uygunluğu yüzde 98,3'e ulaşarak, depolama verimliliği ve foton istatistikleri dikkate alındığında klasik sınırın çok ötesine geçiyor.
Bu başarı, erbiyum iyonlarına dayalı iletişim bandında isteğe bağlı kuantum depolamayı gerçekleştirir ve bu fiber optik entegre cihaz, mevcut fiber optik ağa doğrudan bağlanabilir. Klasik iletişim alanında, erbiyum katkılı fiber amplifikatörlerin icadı, uzun mesafeli fiber optik iletişimi gerçeğe dönüştürdü. Benzer şekilde, erbiyum iyonlarına dayalı kuantum depolama, uzun mesafeli kuantum iletişimindeki üstel kaybın üstesinden gelmek için de kullanılabilir, bu da erbiyum iyonlarının kuantum ağlarında tekrar kullanılmasını mümkün kılar. yapımında önemli rol oynar.
Bu başarı, eleştirmenler tarafından büyük övgüyle karşılandı: "Önceki çalışmayla karşılaştırıldığında, bu çalışma, özellikle düşük sıcaklıktaki bir ortamda kararlı çalışmayı destekleyen optik fiberin optik dalga kılavuzuna doğrudan bağlanması konusunda önemli ilerleme kaydetti."
