Nyligen realiserade Li Chuanfeng och Zhou Zongquans forskargrupp, ledd av akademiker Guo Guangcan från University of Science and Technology i Kina, kvantlagring på begäran av fotoner i kommunikationsbandet baserat på erbiumdopade vågledare, vilket är ett viktigt steg mot byggandet av storskaliga optiska fiberkvantnät. Resultaten publicerades nyligen i den internationella akademiska tidskriften Physical Review Letters.
Kvantminne är kärnan i kvantnätverket. Genom att läsa intrasslade fotoner på begäran kan den exponentiella förlusten i långdistanstransmission av optisk fiber reduceras till polynomförlust. För att kunna använda det befintliga optiska fibernätet för att bygga ett kvantnätverk bör kvantminnet fungera i kommunikationsbandet. Den sällsynta jordartsmetallerbiumjonen har en unik optisk övergång i kommunikationsbandet och är ett viktigt kandidatmaterial för att realisera kvantminne i kommunikationsbandet. Utläsningstiden för det befintliga kvantminnet i kommunikationsbandet är dock förinställd innan fotonen skrivs, och det är omöjligt att realisera avläsning på begäran.
Forskargruppen Li Chuanfeng och Zhou Zongquan bearbetade oberoende den optiska vågledaren på den erbiumdopade yttriumsilikatkristallen med hjälp av laserdirektskrivteknik, och direkt klistrade och integrerade vanliga optiska enkelmodsfibrer i båda ändarna av vågledaren. För att uppnå avläsning på begäran använde forskargruppen vidare elektronavdunstning för att bearbeta elektroder på chip på båda sidor av vågledaren, för att använda den elektriska fältinducerade Stark-effekten för att kontrollera den koherenta utvecklingen av erbiumjoner i vågledaren i realtid. Genom att polarisera elektronsnurren för erbiumjoner och initiera deras kärnspinntillstånd ökas fotonlagringseffektiviteten till 10,9 procent, vilket är en 5-faldig förbättring jämfört med tidigare rapporterad kvantlagring för integrerade kommunikationsband. Tillförlitligheten för den on-demand-kvantlagring som regleras av det elektriska fältet når 98,3 procent, vilket vida överskrider den klassiska gränsen med tanke på lagringseffektiviteten och fotonstatistiken.
Denna prestation realiserar on-demand kvantlagring i kommunikationsbandet baserat på erbiumjoner, och denna optiska fiberintegrerade enhet kan anslutas direkt till det befintliga optiska fibernätverket. Inom området klassisk kommunikation har uppfinningen av erbiumdopade fiberförstärkare gjort långdistanskommunikation av optisk fiber till verklighet. På liknande sätt kan kvantlagring baserad på erbiumjoner också användas för att övervinna den exponentiella förlusten i långdistanskvantkommunikation, vilket gör det möjligt för erbiumjoner att användas igen i kvantnätverk. viktig roll i byggandet.
Denna prestation fick mycket beröm av recensenterna: "Jämfört med tidigare arbete har detta arbete gjort viktiga framsteg, särskilt den direkta bindningen av den optiska fibern till den optiska vågledaren, vilket stöder stabil drift i en miljö med låg temperatur."
