打破世界纪录，中国科学家将光存储时间提升至1小时，向量子U盘迈出重要一步

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视频介绍

从昨晚到今天，相信小伙伴们都有刷到这么一条新闻。中国科学技术大学李传锋、周宗权研究组近期成功将光存储时间提升至1小时，大幅刷新8年前德国团队创造的1分钟的世界纪录，向实现量子U盘迈出重要一步。 在说量子U盘这个概念之前，小编先从光纤说起。 众所周知，现在光纤网络遍布全球，光已成为现代信息传输的基本载体。对光的捕获及存储可以帮助人们更有效地利用光场。而光速是指光波或电磁波在真空或介质中的传播速度。真空中的光速是目前所发现的自然界物体运动的最大速度，真空中的光速等于299792458米／秒，这个速度并不是一个测量值，而是一个定义。 光速被认为是宇宙中最快的速度，在爱因斯坦的相对论中光速是无法被超越的，虽然光速无法进一步突破，但科学家却反其道而行，一直在思考如何让光的速度下降。科学家们发现，在任何透明或者半透明的介质中，光速会降低，因此就从这方面入手考虑如何降低光速。 早在1999年，美国哈佛大学团队利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利用掺镨硅酸钇晶体使得光停留了1分钟，创下该领域的世界纪录，然而这一光存储时间仍远低于量子U盘的技术需求。 2015年，苏格兰的科学家使用了单个光子通过一个特殊的装置。在实验设置中，一个光子处于正常的状态前进，另一个光子使用特殊的装置释放，科学家对比两个途径光子的速度，最后发现后一组的光子速度出现了下降。有趣的是，即便光子回到自由的空间中，其仍然以较低的速度运行，这个实验改变了科学界对光速的看法。 降低光速的方法有了，那又该如何存储光呢？ 光的存储在量子通信领域尤其重要，这是因为基于光量子存储可以构建量子中继，从而克服信道损耗建立起大尺度量子网络。在这里就不得不提到视频一开始说的量子U盘了。 量子U盘即把光子保存起来，通过运输U盘来传输量子信息。考虑到飞机和高铁等运输工具的速度，量子U盘的光存储时间需要达到小时量级，才有实用价值。 中国科学技术大学李传锋、周宗权研究组长期研究这一领域，他们在2015年研制出光学拉曼外差探测核磁共振谱仪，刻画了掺铕硅酸钇晶体光学跃迁的完整哈密顿量。近期，他们在实验上取得重大突破，结合原子频率梳等技术，成功实现光信号的长寿命存储。 在实验中，光信号经历了光学激发、自旋激发、自旋保护脉冲等一系列操作后，被重新读取为光信号，总存储时间达到1小时，而且光的相位存储保真度高达96.4±2.5%。 简单来说，就是用一块晶体把光存起来，一个小时后取出来，研究发现，相位、偏振等状态信息还保存得很好，这个研究大大延长了保存的时间，也因此有望催生一系列创新应用。 比如，将两台相距较远的望远镜捕捉到的光，保存后放到一起进行干涉处理，可以突破单个望远镜的尺寸局限，大幅提升观测的精度。 未来，研究人员表示，为实现量子U盘，不仅要高精度的留住光，还要提升信噪比，这也是他们下一步努力的方向。让我们一起期待他们的好消息吧！