據(jù)了解，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究者成功使用含有稀土元素銪的晶體將相干光的存儲(chǔ)時(shí)間提升至1小時(shí)，大幅度刷新了2013年德國(guó)團(tuán)隊(duì)光存儲(chǔ)1分鐘的世界紀(jì)錄，向?qū)崿F(xiàn)量子U盤(pán)邁出重要一步。

光的存儲(chǔ)在量子通信領(lǐng)域尤其重要，這是因?yàn)榛诠饬孔哟鎯?chǔ)可以構(gòu)建量子中繼，從而克服信道損耗建立起大尺度量子網(wǎng)絡(luò)。另外，遠(yuǎn)程量子通信的解決方案是量子U盤(pán)，即將光子存儲(chǔ)在超長(zhǎng)壽命量子U盤(pán)中，然后通過(guò)直接運(yùn)輸量子U盤(pán)來(lái)傳輸量子信息。為了進(jìn)一步提高光場(chǎng)的利用率，降低光速乃至讓光停留下來(lái)已成為國(guó)際學(xué)術(shù)界一直追求的目標(biāo)。

在1999年，美國(guó)哈佛大學(xué)團(tuán)隊(duì)利用冷原子氣體把光速降至17米每秒；2013年德國(guó)達(dá)姆施塔特大學(xué)團(tuán)隊(duì)利用摻鐠硅酸釔晶體使得光停留了1分鐘，創(chuàng)下該領(lǐng)域的世界紀(jì)錄，但是這一光存儲(chǔ)時(shí)間仍遠(yuǎn)低于量子U盤(pán)的技術(shù)需求；2015年澳大利亞國(guó)立大學(xué)團(tuán)隊(duì)在一階塞曼效應(yīng)為零磁場(chǎng)（ZEFOZ）下，觀察到摻銪硅酸釔晶體的核自旋相干壽命能長(zhǎng)達(dá)6小時(shí)，讓人們看到了長(zhǎng)壽命光存儲(chǔ)的希望，但是由于對(duì)該材料的能級(jí)結(jié)構(gòu)缺乏了解，至今未能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命光存儲(chǔ)。

2015年，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究者就自制了光學(xué)拉曼外差探測(cè)核磁共振譜儀，專門(mén)用于稀土離子摻雜晶體的能級(jí)結(jié)構(gòu)分析。依托該儀器，他們精確刻畫(huà)了摻銪硅酸釔晶體光學(xué)躍遷的完整哈密頓量，幷在理論上預(yù)測(cè)了ZEFOZ磁場(chǎng)下的能級(jí)結(jié)構(gòu)。

實(shí)驗(yàn)表明，摻銪硅酸釔晶體在ZEFOZ磁場(chǎng)下的完整能級(jí)結(jié)構(gòu)，幷結(jié)合原子頻率梳（AFC）量子存儲(chǔ)方案以及ZEFOZ技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)的長(zhǎng)壽命存儲(chǔ)。光信號(hào)首先被AFC吸收成為銪離子系綜的光學(xué)激發(fā)，接著被轉(zhuǎn)移為自旋激發(fā)，經(jīng)歷一系列自旋保護(hù)脈沖操作后，最終被讀取為光信號(hào)，總存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)1小時(shí)，且光的相位存儲(chǔ)保真度高達(dá)96.4±2.5%。

該研究成果將光存儲(chǔ)時(shí)間從分鐘量級(jí)推進(jìn)至小時(shí)量級(jí)，滿足了量子U盤(pán)對(duì)光存儲(chǔ)壽命指標(biāo)的基本需求。