A distribuição quântica remota no solo é limitada devido à perda de fótons nas fibras ópticas. Uma solução para a comunicação quântica remota está nas memórias quânticas:os fótons são armazenados na memória quântica de longa duração (unidade flash quântica) e, em seguida, as informações quânticas são transmitidas pelo transporte da memória quântica. Dada a velocidade das aeronaves e trens de alta velocidade, é fundamental aumentar o tempo de armazenamento das memórias quânticas para a ordem de horas.

Em um novo estudo publicado em Nature Communications , uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Li Chuanfeng e Prof. Zhou Zongquan da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) estendeu o tempo de armazenamento de memórias ópticas para mais de uma hora. Quebrou o recorde de um minuto alcançado por pesquisadores alemães em 2013, e deu um grande passo em direção à aplicação de memórias quânticas.

Na tentativa de conseguir armazenamento óptico em um campo magnético Zeeman de primeira ordem zero (ZEFOZ), as complicadas e desconhecidas estruturas de nível de energia, tanto no estado fundamental quanto no estado excitado, há muito desafiam os pesquisadores. Recentemente, pesquisadores usaram hamiltonianos de spin para prever estruturas de nível. Contudo, um erro pode ocorrer na previsão teórica.

Para superar o problema, pesquisadores da USTC adotaram o protocolo de combinação de frequência atômica de onda de spin (AFC) em um campo ZEFOZ, a saber, método ZEFOZ-AFC, implementar com sucesso o armazenamento de longa duração de sinais de luz.

O desacoplamento dinâmico (DD) foi usado para proteger a coerência do spin e estender o tempo de armazenamento. A natureza coerente deste dispositivo é verificada através da implementação de um experimento de interferência do tipo time bin após 1h de armazenamento com uma fidelidade de 96,4%. O resultado mostrou a grande capacidade de armazenamento da luz coerente e seu potencial nas memórias quânticas.

Este estudo expande o tempo de armazenamento óptico da ordem de minutos para a ordem de horas. Ele atende aos requisitos básicos de vida útil de armazenamento óptico para memórias quânticas. Através da otimização da eficiência de armazenamento e relações sinal-ruído (SNR), espera-se que os pesquisadores transmitam informações quânticas por portadoras clássicas em um novo canal quântico.