في الآونة الأخيرة ، أدركت مجموعة الأبحاث Li Chuanfeng و Zhou Zongquan ، بقيادة الأكاديمي Guo Guangcan من جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين ، التخزين الكمي عند الطلب للفوتونات في نطاق الاتصال استنادًا إلى الأدلة الموجية المخدرة بالإربيوم ، وهي خطوة مهمة نحو بناء شبكات كمومية للألياف الضوئية على نطاق واسع. نُشرت النتائج مؤخرًا في المجلة الأكاديمية الدولية Physical Review Letters.
الذاكرة الكمومية هي الجهاز الأساسي للشبكة الكمية. من خلال قراءة الفوتونات المتشابكة عند الطلب ، يمكن تقليل الخسارة الأسية في نقل الألياف الضوئية لمسافات طويلة إلى خسارة متعددة الحدود. من أجل استخدام شبكة الألياف الضوئية الحالية لبناء شبكة كمية ، يجب أن تعمل الذاكرة الكمومية في نطاق الاتصال. يتمتع أيون الإربيوم الأرضي النادر بانتقال بصري فريد في نطاق الاتصال ، وهو مادة مرشحة مهمة لتحقيق الذاكرة الكمية في نطاق الاتصال. ومع ذلك ، فإن وقت قراءة الذاكرة الكمية الموجودة في نطاق الاتصال مضبوط مسبقًا قبل كتابة الفوتون ، ومن المستحيل تحقيق القراءة عند الطلب.
قامت مجموعة البحث الخاصة بـ Li Chuanfeng و Zhou Zongquan بمعالجة الدليل الموجي البصري بشكل مستقل على بلورة سيليكات الإيتريوم المشبعة بالإربيوم باستخدام تقنية الكتابة المباشرة بالليزر ، وألياف بصرية عادية أحادية الوضع تم لصقها وتكاملها مباشرة في كلا طرفي الدليل الموجي. من أجل تحقيق القراءة عند الطلب ، استخدم فريق البحث أيضًا تقنية تبخير الإلكترون لمعالجة الأقطاب الكهربائية على الرقاقة على جانبي الدليل الموجي ، وذلك لاستخدام تأثير ستارك الناجم عن المجال الكهربائي للتحكم في التطور المتماسك لأيونات الإربيوم في الدليل الموجي في الوقت الحقيقي. من خلال استقطاب الإلكترونات المغزلية لأيونات الإربيوم وتهيئة حالاتها الدورانية النووية ، تزداد كفاءة تخزين الفوتون إلى 10.9 بالمائة ، وهو 5- تحسنًا مقارنةً بالتخزين الكمي المبلغ عنه سابقًا لنطاقات الاتصال المتكاملة. تصل دقة التخزين الكمي عند الطلب الذي ينظمه المجال الكهربائي إلى 98.3 في المائة ، وهو ما يتجاوز بكثير الحد الكلاسيكي مع الأخذ في الاعتبار كفاءة التخزين وإحصاءات الفوتون.
يحقق هذا الإنجاز تخزينًا كميًا عند الطلب في نطاق الاتصال بناءً على أيونات الإربيوم ، ويمكن توصيل هذا الجهاز المدمج بالألياف الضوئية مباشرةً بشبكة الألياف الضوئية الحالية. في مجال الاتصال الكلاسيكي ، جعل اختراع مضخمات الألياف المشبعة بالإربيوم اتصال الألياف الضوئية لمسافات طويلة حقيقة واقعة. وبالمثل ، يمكن أيضًا استخدام التخزين الكمي المستند إلى أيونات الإربيوم للتغلب على الخسارة الأسية في الاتصالات الكمومية طويلة المدى ، مما يجعل من الممكن استخدام أيونات الإربيوم مرة أخرى في الشبكات الكمومية. دور مهم في البناء.
وقد أشاد المراجعون بشدة بهذا الإنجاز: "مقارنة بالأعمال السابقة ، فقد حقق هذا العمل تقدمًا مهمًا ، لا سيما الربط المباشر للألياف الضوئية بالدليل الموجي البصري ، مما يدعم التشغيل المستقر في بيئة ذات درجة حرارة منخفضة".
