量子U盘听说过吗？我们国家科学家当前在光量子范畴缔造了新记录，成功将每秒30万千米的光“留下”1小时。

中科大官方当前发表信息称，该校郭光灿院士团队在光量子存储范畴取得要紧突破。

该团队李传锋、周宗权探讨组将相关光的存储时间提高至1小时，大幅度刷新了2013年德国团队光存储1分钟的全球记录，向实现量子U盘迈出要紧一步。

日前这一效果4月22日发表在世界知名期刊《当然·通讯》上。

此刻光纤网站遍布全世界，光已成为现代消息传输的根本载体。对光的捕获及存储可行帮助大家更有用地应用光场。

光速多达30万千米每秒，下降光速乃至让光停留住来是世界学术界孜孜以求的指标。光的存储在量子通信范畴尤其要紧，这是由于鉴于光量子存储可行建立量子中继，从而克服信道损失构建起大尺度量子网站。

另一个远程量子通信的解决方案是量子U盘，即把光子存储到超长生命量子存储器（量子U盘）中，接下来经过干脆运输量子U盘来传输量子消息。

考量到飞机和高铁等的速度，量子U盘的光存储时间须要达到小时量级。

早在1999年，美国哈佛大学团队应用冷原子气体把光速降至17米每秒。

2013年德国达姆施塔特大学团队应用掺镨硅酸钇晶体让得光停留了1分钟，创下该范畴的全球记录，然则这一光存储时间仍远低于量子U盘的技艺要求。

2015年澳大利亚国立大学团队在一阶塞曼效应为零（ZEFOZ）磁场下，观看到掺铕硅酸钇晶体的核自旋相关生命长达6小时，使人们见到了长生命光存储的期望。

然则源于对该资料的能级构造缺乏理解，于今未能实现长生命光存储。

李传锋、周宗权探讨组长久着力于鉴于稀土离子掺杂晶体的固态量子存储实验探讨。探讨组2015年自制光学拉曼外差探测核磁共振谱仪，专门用于稀土离子掺杂晶体的能级构造剖析。

依靠该仪器，探讨组精准刻画了掺铕硅酸钇晶体光学跃迁的完整哈密顿量，并在理论上预测了ZEFOZ磁场下的能级构造[Journal of Luminescence 802, 32 (2018)]。

近期课题组联合理论预言初次实验测定掺铕硅酸钇晶体在ZEFOZ磁场下的完整能级构造。

在此根基上，探讨组联合了原子频次梳（AFC）量子存储方案以及ZEFOZ技艺，成功实现了光信号的长生命存储。

实验中光信号起首被AFC消化成为铕离子系综的光学激起，继续被转嫁为自旋激起，经验一系列自旋庇护脉冲操作后，终归被读取为光信号，总存储时间长达1小时。

经过加载相位编码，实认证切实经验了1个小时存储后，光的相位存储保真度多达96.4 ± 2.5%。

这点结果表达该装置具备极强的相关光存储能力以及用于量子态存储的潜力。

该事业将光存储时间从分钟量级推行至小时量级，满足了量子U盘对光存储生命目标的根本要求。然后经过改良存储效能及信噪比，有望实现量子U盘，从而可行鉴于经典运输用具实现量子消息的传输，构建一个最新的量子信道。

近期的理论探讨表达，量子U盘在全世界卫星量子通信、甚长基线干涉天文测量体系等范畴均具备广大利用。

该事业获得审稿人的高度评价：“该效果是一种庞大的成就（a huge achievement）。”

“这种事业使人们等候了很久，2015年澳大利亚国立大学团队报导了掺铕硅酸钇晶体在ZEFOZ磁场下具备6小时的自旋相关生命，然则实质的光信号存储能力于今才终归获得声明。”

存储方案示意图，信号光场（probe）被梳状的原子消化谱消化，并被操控光场（control）存储为自旋激起，在射频（RF）场的控制下延伸存储时间，终归读取为光信号。

读出光脉冲信号强度与存储时间的关连。

论文第一作者是中科院量子消息要点实验室博士探讨生马钰。该事业获得了科技部、国度当然科学基金委、安徽省以及华夏科学院的资助。周宗权获得中科院青年创新推进会的资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-22706-y