Fjärrkvantfördelning på marken är begränsad på grund av förlusten av fotoner i optiska fibrer. En lösning för avlägsen kvantkommunikation ligger i kvantminnen:fotoner lagras i långlivat kvantminne (kvantminne) och sedan sänds kvantinformation genom transporten av kvantminnet. Med tanke på hastigheten på flygplan och höghastighetståg, Det är viktigt att öka lagringstiden för kvantminnen till timmarna.

I en ny studie publicerad i Naturkommunikation , ett forskarlag ledd av Prof. Li Chuanfeng och Prof. Zhou Zongquan från University of Science and Technology of China (USTC) utökade lagringstiden för optiska minnen till över en timme. Det slog rekordet på en minut som tyska forskare uppnådde 2013, och gjorde ett stort steg mot tillämpningen av kvantminnen.

I försöket att uppnå optisk lagring i ett Zeeman-magnetfält av noll-första ordningen (ZEFOZ), de komplicerade och okända energinivåstrukturerna i både marken och upphetsade tillstånd har länge utmanat forskare. Nyligen, forskare använde spin Hamiltonians för att förutsäga nivåstrukturer. Dock, ett fel kan uppstå i den teoretiska förutsägelsen.

För att övervinna problemet, forskare från USTC antog spin wave atomic frequency comb (AFC)-protokollet i ett ZEFOZ-fält, nämligen ZEFOZ-AFC-metoden, framgångsrik implementering av långlivad lagring av ljussignaler.

Dynamisk avkoppling (DD) användes för att skydda spinkoherens och förlänga lagringstiden. Den koherenta karaktären hos denna enhet verifieras genom att implementera ett time-bin-liknande interferensexperiment efter 1 timmes lagring med en tillförlitlighet på 96,4 %. Resultatet visade den stora lagringskapaciteten för sammanhängande ljus och dess potential i kvantminnen.

Denna studie utökar den optiska lagringstiden från storleksordningen minuter till storleksordningen timmar. Den uppfyller de grundläggande kraven för den optiska lagringslivslängden för kvantminnen. Genom att optimera lagringseffektivitet och signal-brus-förhållanden (SNR), forskare förväntas överföra kvantinformation av klassiska bärare i en ny kvantkanal.