Наскоро изследователската група на Li Chuanfeng и Zhou Zongquan, ръководена от академик Guo Guangcan от Университета за наука и технологии на Китай, реализира квантово съхранение при поискване на фотони в комуникационната лента на базата на легирани с ербий вълноводи, което е важна стъпка към изграждането на широкомащабни квантови мрежи от оптични влакна. Резултатите бяха публикувани наскоро в международното академично списание Physical Review Letters.
Квантовата памет е основното устройство на квантовата мрежа. Чрез четене на заплетени фотони при поискване експоненциалната загуба при предаване на оптични влакна на дълги разстояния може да бъде намалена до полиномна загуба. За да се използва съществуващата мрежа от оптични влакна за изграждане на квантова мрежа, квантовата памет трябва да работи в комуникационната лента. Редкоземният ербиев йон има уникален оптичен преход в комуникационната лента и е важен кандидат материал за реализиране на квантова памет в комуникационната лента. Въпреки това, времето за четене на съществуващата квантова памет в комуникационната лента е предварително зададено преди фотонът да бъде записан и е невъзможно да се реализира четене при поискване.
Изследователската група на Li Chuanfeng и Zhou Zongquan независимо обработи оптичния вълновод върху легирания с ербий итриев силикатен кристал, използвайки лазерна технология за директно писане и директно постави и интегрира обикновени едномодови оптични влакна в двата края на вълновода. За да постигне четене при поискване, изследователският екип допълнително използва технология за изпаряване на електрони за обработка на електроди в чип от двете страни на вълновода, така че да използва индуцирания от електрическото поле ефект на Старк за контролиране на кохерентната еволюция на ербиевите йони в вълновода в реално време. Чрез поляризиране на електронните завъртания на ербиевите йони и инициализиране на техните ядрени спинови състояния, ефективността на съхранение на фотони се увеличава до 10,9 процента, което е 5-кратно подобрение в сравнение с докладваното по-рано квантово съхранение за интегрирани комуникационни ленти. Точността на квантовото съхранение при поискване, регулирано от електрическото поле, достига 98,3 процента, далеч надхвърляйки класическата граница, като се има предвид ефективността на съхранението и фотонната статистика.
Това постижение реализира квантово съхранение при поискване в комуникационната лента на базата на ербиеви йони и това интегрирано оптично влакно устройство може да бъде директно свързано към съществуващата мрежа от оптични влакна. В областта на класическата комуникация изобретяването на усилватели с влакна с добавка на ербий направи комуникацията с оптични влакна на дълги разстояния реалност. По същия начин, квантовото съхранение, базирано на ербиеви йони, може също да се използва за преодоляване на експоненциалната загуба в квантовата комуникация на дълги разстояния, което прави възможно ербиевите йони да се използват отново в квантовите мрежи. важна роля в строителството.
Това постижение беше високо оценено от рецензентите: "В сравнение с предишната работа, тази работа постигна важен напредък, особено директното свързване на оптичното влакно към оптичния вълновод, което поддържа стабилна работа в среда с ниска температура."
