Récemment, le groupe de recherche de Li Chuanfeng et Zhou Zongquan, dirigé par l'académicien Guo Guangcan de l'Université des sciences et technologies de Chine, a réalisé un stockage quantique à la demande de photons dans la bande de communication basée sur des guides d'ondes dopés à l'erbium, ce qui est une étape importante vers la construction de réseaux quantiques à fibre optique à grande échelle. Les résultats ont été récemment publiés dans la revue académique internationale Physical Review Letters.
La mémoire quantique est le dispositif central du réseau quantique. En lisant à la demande les photons intriqués, la perte exponentielle dans la transmission par fibre optique longue distance peut être réduite à une perte polynomiale. Afin d'utiliser le réseau de fibre optique existant pour construire un réseau quantique, la mémoire quantique doit fonctionner dans la bande de communication. L'ion erbium de terre rare a une transition optique unique dans la bande de communication et est un matériau candidat important pour réaliser une mémoire quantique dans la bande de communication. Cependant, le temps de lecture de la mémoire quantique existante dans la bande de communication est préréglé avant l'écriture du photon, et il est impossible de réaliser une lecture à la demande.
Le groupe de recherche de Li Chuanfeng et Zhou Zongquan a traité indépendamment le guide d'ondes optique sur le cristal de silicate d'yttrium dopé à l'erbium à l'aide de la technologie d'écriture directe au laser, et a directement collé et intégré des fibres optiques monomodes ordinaires aux deux extrémités du guide d'ondes. Afin d'obtenir une lecture à la demande, l'équipe de recherche a en outre utilisé la technologie d'évaporation d'électrons pour traiter des électrodes sur puce des deux côtés du guide d'ondes, afin d'utiliser l'effet Stark induit par le champ électrique pour contrôler l'évolution cohérente des ions erbium dans le guide d'onde en temps réel. En polarisant les spins électroniques des ions erbium et en initialisant leurs états de spin nucléaire, l'efficacité du stockage des photons est augmentée à 10,9 %, ce qui représente une amélioration de 5- fois par rapport au stockage quantique précédemment signalé pour les bandes de communication intégrées. La fidélité du stockage quantique à la demande régulé par le champ électrique atteint 98,3%, dépassant de loin la limite classique compte tenu de l'efficacité du stockage et des statistiques de photons.
Cette réalisation réalise un stockage quantique à la demande dans la bande de communication basée sur des ions erbium, et ce dispositif intégré à fibre optique peut être directement connecté au réseau de fibre optique existant. Dans le domaine de la communication classique, l'invention des amplificateurs à fibre dopée à l'erbium a fait de la communication par fibre optique longue distance une réalité. De même, le stockage quantique basé sur les ions erbium peut également être utilisé pour surmonter la perte exponentielle dans la communication quantique longue distance, permettant aux ions erbium d'être à nouveau utilisés dans les réseaux quantiques. rôle important dans la construction.
Cette réalisation a été très appréciée par les examinateurs : "Par rapport aux travaux précédents, ce travail a fait des progrès importants, en particulier la liaison directe de la fibre optique au guide d'ondes optique, qui permet un fonctionnement stable dans un environnement à basse température."
