Recent, grupul de cercetare al lui Li Chuanfeng și Zhou Zongquan, condus de academicianul Guo Guangcan de la Universitatea de Știință și Tehnologie din China, a realizat stocarea cuantică la cerere a fotonilor în banda de comunicare bazată pe ghiduri de undă dopate cu erbiu, ceea ce reprezintă un pas important către construcția de rețele cuantice de fibră optică la scară largă. Rezultatele au fost publicate recent în jurnalul academic internațional Physical Review Letters.
Memoria cuantică este dispozitivul central al rețelei cuantice. Prin citirea fotonilor încâlciți la cerere, pierderea exponențială în transmisia prin fibre optice pe distanțe lungi poate fi redusă la pierderi polinomiale. Pentru a utiliza rețeaua de fibră optică existentă pentru a construi o rețea cuantică, memoria cuantică ar trebui să funcționeze în banda de comunicare. Ionul de erbiu de pământ rar are o tranziție optică unică în banda de comunicare și este un material candidat important pentru realizarea memoriei cuantice în banda de comunicare. Cu toate acestea, timpul de citire al memoriei cuantice existente în banda de comunicare este prestabilit înainte ca fotonul să fie scris și este imposibil de realizat citirea la cerere.
Grupul de cercetare al lui Li Chuanfeng și Zhou Zongquan a procesat independent ghidul de undă optică pe cristalul de silicat de ytriu dopat cu erbiu folosind tehnologia de scriere directă cu laser și a lipit direct și a integrat fibre optice obișnuite monomod la ambele capete ale ghidului de undă. Pentru a realiza citirea la cerere, echipa de cercetare a folosit în continuare tehnologia de evaporare a electronilor pentru a procesa electrozi pe cip pe ambele părți ale ghidului de undă, astfel încât să utilizeze efectul Stark indus de câmpul electric pentru a controla evoluția coerentă a ionilor de erbiu în ghidul de undă în timp real. Prin polarizarea spinurilor de electroni ai ionilor de erbiu și inițializarea stărilor de spin nuclear ale acestora, eficiența stocării fotonilor este crescută la 10,9%, ceea ce reprezintă o îmbunătățire de 5-ori față de stocarea cuantică raportată anterior pentru benzile de comunicație integrate. Fidelitatea stocării cuantice la cerere reglată de câmpul electric ajunge la 98,3 la sută, depășind cu mult limita clasică având în vedere eficiența stocării și statisticile fotonilor.
Această realizare realizează stocarea cuantică la cerere în banda de comunicație bazată pe ioni de erbiu, iar acest dispozitiv integrat cu fibră optică poate fi conectat direct la rețeaua de fibră optică existentă. În domeniul comunicațiilor clasice, invenția amplificatoarelor cu fibră dopată cu erbiu a făcut ca comunicarea la distanță lungă prin fibră optică să devină realitate. În mod similar, stocarea cuantică bazată pe ioni de erbiu poate fi, de asemenea, utilizată pentru a depăși pierderea exponențială în comunicarea cuantică la distanță lungă, făcând posibil ca ionii de erbiu să fie utilizați din nou în rețelele cuantice. rol important in constructii.
Această realizare a fost foarte apreciată de recenzenți: „Comparativ cu lucrările anterioare, această lucrare a făcut progrese importante, în special legarea directă a fibrei optice la ghidul de undă optic, care sprijină funcționarea stabilă într-un mediu cu temperatură scăzută”.
