Gần đây, nhóm nghiên cứu của Li Chuanfeng và Zhou Zongquan, do viện sĩ Guo Guangcan của Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc dẫn đầu, đã nhận ra việc lưu trữ lượng tử theo yêu cầu của các photon trong dải truyền thông dựa trên các ống dẫn sóng pha tạp erbium, đây là một bước quan trọng hướng tới việc xây dựng các mạng lượng tử sợi quang quy mô lớn. Các kết quả gần đây đã được công bố trên tạp chí học thuật quốc tế Physical Review Letters.
Bộ nhớ lượng tử là thiết bị cốt lõi của mạng lượng tử. Bằng cách đọc các photon vướng víu theo yêu cầu, suy hao theo cấp số nhân trong truyền dẫn sợi quang đường dài có thể giảm xuống thành suy hao đa thức. Để sử dụng mạng cáp quang hiện có để xây dựng mạng lượng tử, bộ nhớ lượng tử phải hoạt động trong băng tần giao tiếp. Ion erbium đất hiếm có sự chuyển đổi quang học độc đáo trong dải truyền thông và là một ứng cử viên quan trọng để hiện thực hóa bộ nhớ lượng tử trong dải truyền thông. Tuy nhiên, thời gian đọc của bộ nhớ lượng tử hiện có trong dải giao tiếp được đặt trước trước khi photon được ghi và không thể thực hiện việc đọc theo yêu cầu.
Nhóm nghiên cứu của Li Chuanfeng và Zhou Zongquan đã xử lý độc lập ống dẫn sóng quang trên tinh thể silicat yttrium pha tạp erbium bằng công nghệ ghi trực tiếp bằng laser, đồng thời dán trực tiếp và tích hợp các sợi quang đơn mode thông thường ở cả hai đầu của ống dẫn sóng. Để đạt được khả năng đọc theo yêu cầu, nhóm nghiên cứu đã sử dụng thêm công nghệ bay hơi điện tử để xử lý các điện cực trên chip ở cả hai mặt của ống dẫn sóng, để sử dụng hiệu ứng Stark do điện trường gây ra để kiểm soát sự tiến hóa kết hợp của các ion erbium trong ống dẫn sóng trong thời gian thực. Bằng cách phân cực spin electron của các ion erbium và khởi tạo trạng thái spin hạt nhân của chúng, hiệu suất lưu trữ photon được tăng lên 10,9 phần trăm , đây là một cải tiến gấp 5-so với lưu trữ lượng tử được báo cáo trước đây cho các dải truyền thông tích hợp. Độ trung thực của bộ lưu trữ lượng tử theo yêu cầu được điều chỉnh bởi điện trường đạt 98,3% , vượt xa giới hạn cổ điển khi xét đến hiệu quả lưu trữ và thống kê photon.
Thành tựu này hiện thực hóa lưu trữ lượng tử theo yêu cầu trong dải truyền thông dựa trên các ion erbium và thiết bị tích hợp sợi quang này có thể được kết nối trực tiếp với mạng cáp quang hiện có. Trong lĩnh vực truyền thông cổ điển, việc phát minh ra bộ khuếch đại sợi pha tạp erbium đã biến truyền thông sợi quang đường dài thành hiện thực. Tương tự, lưu trữ lượng tử dựa trên các ion erbium cũng có thể được sử dụng để khắc phục sự mất mát theo cấp số nhân trong truyền thông lượng tử đường dài, giúp các ion erbium có thể được sử dụng lại trong các mạng lượng tử. vai trò quan trọng trong xây dựng.
Thành tích này được các nhà phê bình đánh giá cao: "So với công trình trước đây, công trình này đã đạt được tiến bộ quan trọng, đặc biệt là việc liên kết trực tiếp sợi quang với ống dẫn sóng quang, hỗ trợ hoạt động ổn định trong môi trường nhiệt độ thấp."
