我国又一项新技术获得突破,成功领先美国,刷新世界纪录!近日,我国科学家在一新领域中取得重大进展:“成功将光存储了由分钟级提升到1个小时!”向成功实现量子U盘实体化迈出一大步!
这项研究成果是由中国科学技术大学郭光灿院士团队研究组完成的,该项成果日前曾发布在《自然—通讯》的科学杂志上。相比之前年德国所创造的光存储1分钟世界纪录,我国再一次刷新了世界纪录!
光存储的作用
目前,各国已经进入光速时代,但是却无法存储光,必须重新将光信号转换成电信号,其中增加和很多成本,比如需要用到光模转换机器,而且还大大的限制了通信的速度。如果能将光缓存,或直接对光信号进行存储和识别,那么未来光通信的应用将会大大的提升。
尤其是在未来的量子计算机上的应用,虽然目前量子计算机已经被研发出来了,但是时下的量子计算机都有一个共同的特点,没有存储器,就相当于电脑没有硬盘,不能存储光的数据。所以它的运行方式只能是通过电信号转换成光信号,又或者采用光纤直连,再或者通过激光卫星通信,像一些比较大的数据量子计算机很难处理,但是如果可以进行光的存储,就意味着能处理更大的数据源,甚至还可以统一未来量子计算机的通用标准。
光存储技术如何实现
我们都知道,普通的机械硬盘存储是将数据刻录在磁盘片上面,写入时,磁头线圈上加电,在周围产生磁场,磁化其下的磁性材料;电流的方向不同,磁场的方向也不同,可以表示0和1的区别。读取时,磁头线圈切割磁场线产生感应电流,磁性材料的磁场方向不同,所以产生的感应电流方向也不同。而固态硬盘则使用的是FLASH芯片,通过内部晶体管进行1和0的逻辑运算,并通过“锁存器”电路进行存储。
而光的存储是用采用晶体作为媒介,实验中,光信号首先被AFC吸收成为铕离子系综的光学激发,接着被转移为自旋激发,经历一系列自旋保护脉冲操作后,最终被读取为光信号,总存储时间长达1小时,且光的相位存储保真度高达96.4±2.5%。而且在一小时后把它取出时,科学团队们发现它的相位、偏振和其他状态信息仍然保存得很好。
存储一个小时有什么用
我国的这一项成果,成功地将光存储的时间从分钟上升到小时级别,尤其是在量子领域将可能带来革命性的改变,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,可以建立起更大量子网络。另外可以通过量子U盘实现远程量子通信,即把光子存储到超长寿命量子存储器中,然后通过直接运输量子U盘来传输量子信息。
考虑到现有的飞机和高铁的速度,量子U盘的光存储时间至少需要达到小时才能满足量子通信的使用,此次实验中已经满足了量子U盘对光存储寿命指标的基本需求。未来,该团队还将通过优化存储效率及信噪比,将量子U盘实体化,从而能解决基于经典运输工具实现量子信息的传输,建立一种全新的量子信道。
该项技术的突破,为我国的量子技术走向民用化奠定了坚实的基础!