Baru-baru ini, kelompok penelitian Li Chuanfeng dan Zhou Zongquan, yang dipimpin oleh akademisi Guo Guangcan dari Universitas Sains dan Teknologi China, menyadari penyimpanan kuantum foton sesuai permintaan dalam pita komunikasi berdasarkan pandu gelombang yang didoping erbium, yang merupakan langkah penting menuju pembangunan jaringan kuantum serat optik skala besar. Hasilnya baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal akademik internasional Physical Review Letters.
Memori kuantum adalah perangkat inti dari jaringan kuantum. Dengan membaca foton terjerat sesuai permintaan, kerugian eksponensial dalam transmisi serat optik jarak jauh dapat dikurangi menjadi kerugian polinomial. Untuk menggunakan jaringan serat optik yang ada untuk membangun jaringan kuantum, memori kuantum harus bekerja di pita komunikasi. Ion erbium tanah jarang memiliki transisi optik yang unik dalam pita komunikasi, dan merupakan bahan kandidat penting untuk merealisasikan memori kuantum dalam pita komunikasi. Namun, waktu pembacaan memori kuantum yang ada di pita komunikasi telah diatur sebelumnya sebelum foton ditulis, dan tidak mungkin mewujudkan pembacaan sesuai permintaan.
Kelompok penelitian Li Chuanfeng dan Zhou Zongquan secara independen memproses pandu gelombang optik pada kristal silikat yttrium yang didoping erbium menggunakan teknologi penulisan langsung laser, dan secara langsung menempelkan dan mengintegrasikan serat optik mode tunggal biasa di kedua ujung pandu gelombang. Untuk mencapai pembacaan sesuai permintaan, tim peneliti selanjutnya menggunakan teknologi penguapan elektron untuk memproses elektroda on-chip di kedua sisi pandu gelombang, sehingga dapat menggunakan efek Stark yang diinduksi medan listrik untuk mengontrol evolusi ion erbium yang koheren dalam pandu gelombang secara real time. Dengan mempolarisasi spin elektron ion erbium dan menginisialisasi keadaan spin nuklirnya, efisiensi penyimpanan foton meningkat menjadi 10,9 persen , yang merupakan peningkatan 5-kali lipat dibandingkan dengan penyimpanan kuantum yang dilaporkan sebelumnya untuk pita komunikasi terintegrasi. Kesetiaan penyimpanan kuantum sesuai permintaan yang diatur oleh medan listrik mencapai 98,3 persen , jauh melebihi batas klasik mengingat efisiensi penyimpanan dan statistik foton.
Pencapaian ini mewujudkan penyimpanan kuantum sesuai permintaan dalam pita komunikasi berbasis ion erbium, dan perangkat terintegrasi serat optik ini dapat langsung dihubungkan ke jaringan serat optik yang ada. Di bidang komunikasi klasik, penemuan penguat serat erbium-doped telah membuat komunikasi serat optik jarak jauh menjadi kenyataan. Demikian pula, penyimpanan kuantum berdasarkan ion erbium juga dapat digunakan untuk mengatasi kehilangan eksponensial dalam komunikasi kuantum jarak jauh, memungkinkan ion erbium untuk digunakan kembali dalam jaringan kuantum. peran penting dalam konstruksi.
Pencapaian ini sangat dipuji oleh para peninjau: "Dibandingkan dengan pekerjaan sebelumnya, pekerjaan ini telah membuat kemajuan penting, khususnya pengikatan langsung serat optik ke pandu gelombang optik, yang mendukung pengoperasian yang stabil di lingkungan bersuhu rendah."
