Nylig realiserte Li Chuanfeng og Zhou Zongquans forskningsgruppe, ledet av akademiker Guo Guangcan fra University of Science and Technology of China, kvantelagring på forespørsel av fotoner i kommunikasjonsbåndet basert på erbium-dopede bølgeledere, som er et viktig skritt mot bygging av storskala optisk fiber kvantenettverk. Resultatene ble nylig publisert i det internasjonale akademiske tidsskriftet Physical Review Letters.
Kvanteminne er kjerneenheten i kvantenettverket. Ved å lese sammenfiltrede fotoner på forespørsel, kan det eksponentielle tapet i langdistanse optisk fiberoverføring reduseres til polynomtap. For å bruke det eksisterende optiske fibernettverket til å bygge et kvantenettverk, bør kvanteminnet fungere i kommunikasjonsbåndet. Det sjeldne jordarbiumionet har en unik optisk overgang i kommunikasjonsbåndet, og er et viktig kandidatmateriale for å realisere kvanteminne i kommunikasjonsbåndet. Utlesningstiden til det eksisterende kvanteminnet i kommunikasjonsbåndet er imidlertid forhåndsinnstilt før fotonet skrives, og det er umulig å realisere utlesning på forespørsel.
Forskningsgruppen til Li Chuanfeng og Zhou Zongquan behandlet uavhengig den optiske bølgelederen på den erbium-dopete yttriumsilikatkrystallen ved hjelp av laserdirekteskrivingsteknologi, og direkte limte og integrerte vanlige enkeltmodus optiske fibre i begge ender av bølgelederen. For å oppnå avlesning etter behov, brukte forskerteamet videre elektronfordampningsteknologi for å behandle elektroder på begge sider av bølgelederen, for å bruke den elektriske feltinduserte Stark-effekten for å kontrollere den koherente utviklingen av erbiumioner i bølgelederen i sanntid. Ved å polarisere elektronspinnene til erbiumioner og initialisere deres nukleære spinntilstander, økes fotonlagringseffektiviteten til 10,9 prosent, som er en 5-fold forbedring sammenlignet med tidligere rapportert kvantelagring for integrerte kommunikasjonsbånd. Troligheten til on-demand kvantelagring regulert av det elektriske feltet når 98,3 prosent, langt over den klassiske grensen tatt i betraktning lagringseffektiviteten og fotonstatistikken.
Denne prestasjonen realiserer on-demand kvantelagring i kommunikasjonsbåndet basert på erbiumioner, og denne optiske fiberintegrerte enheten kan kobles direkte til det eksisterende optiske fibernettverket. Innenfor klassisk kommunikasjon har oppfinnelsen av erbium-dopet fiberforsterkere gjort langdistanse optisk fiberkommunikasjon til en realitet. På samme måte kan kvantelagring basert på erbiumioner også brukes til å overvinne det eksponentielle tapet i langdistanse kvantekommunikasjon, noe som gjør det mulig for erbiumioner å brukes igjen i kvantenettverk. viktig rolle i konstruksjonen.
Denne prestasjonen ble høyt rost av anmelderne: "Sammenlignet med tidligere arbeid har dette arbeidet gjort viktige fremskritt, spesielt den direkte bindingen av den optiske fiberen til den optiske bølgelederen, som støtter stabil drift i et lavtemperaturmiljø."
