原子频率梳状存储器中的一小时相干光存储

       光纤中的光子损失阻止了量子信息在地面上的长距离分布。量子中继器被提出来克服这个问题，但是由于量子中继器方案的系统复杂性，通信距离到目前为止仍然是有限的。替代解决方案包括便携式量子存储器和配备量子存储器的卫星，其中长寿命光学量子存储器是实现全球量子通信的关键组件。然而，迄今为止所展示的光学存储器的最长存储时间约为1分钟。为了利用长寿命的自旋相干性，应该采用基于自旋波的光存储协议。到目前为止，原子频率梳(AFC)是在掺杂稀土离子的晶体中自旋波存储光子量子位的唯一成功的协议。在Eu3+:Y2SiO5中，极化量子比特的自旋波存储和单光子作为自旋波的产生和多模存储已经基于AFC协议得到了证明。最近的一项工作将Eu3+:Y2SiO5中的原子力显微镜存储时间延长至0.5 s。

       近日，来自中国科技大学、中国科学院量子信息重点实验室的Yu Ma等人用151Eu3+:Y2SiO5晶体演示了一个存储时间为1小时的相干光存储器，它基于零一阶塞曼磁场(ZEFZ场)中的自旋波AFC协议，即ZEFZ-AFC方法。动态去耦(DD)用于保护自旋相干性和延长存储时间。这种器件的相干性通过在1 h存储后进行的类似时间仓的干涉实验得到了验证，保真度为96.4%，表明了量子比特存储的可行性,这为基于长寿命固态量子存储器的大规模量子通信带来了光明的前景。他们的工作还将原子力显微镜的记忆时间提高了约6000倍。相关研究工作发表在《Nature Communications》上。（詹若男）

       文章链接：Yu Ma et al. One-hour coherent optical storage in an atomic frequency comb memory. Nature Communications (2021) 12:2381 https://doi.org/10.1038/s41467-021-22706-y