La distribution quantique à distance au sol est limitée en raison de la perte de photons dans les fibres optiques. Une solution pour la communication quantique à distance réside dans les mémoires quantiques :les photons sont stockés dans une mémoire quantique à longue durée de vie (quantum flash drive) puis les informations quantiques sont transmises par le transport de la mémoire quantique. Compte tenu de la vitesse des avions et des trains à grande vitesse, il est essentiel d'augmenter le temps de stockage des mémoires quantiques de l'ordre de l'heure.

Dans une nouvelle étude publiée dans Communication Nature , une équipe de recherche dirigée par le professeur Li Chuanfeng et le professeur Zhou Zongquan de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) a prolongé la durée de stockage des mémoires optiques à plus d'une heure. Il a battu le record d'une minute atteint par des chercheurs allemands en 2013, et a fait un grand pas vers l'application des mémoires quantiques.

Dans la tentative de réaliser un stockage optique dans un champ magnétique de Zeeman de premier ordre zéro (ZEFOZ), les structures de niveau d'énergie complexes et inconnues dans les états fondamental et excité ont longtemps mis les chercheurs au défi. Récemment, les chercheurs ont utilisé des hamiltoniens de spin pour prédire les structures de niveau. Cependant, une erreur peut se produire dans la prédiction théorique.

Pour surmonter le problème, des chercheurs de l'USTC ont adopté le protocole de peigne de fréquence atomique à ondes de spin (AFC) dans un champ ZEFOZ, à savoir la méthode ZEFOZ-AFC, mettre en œuvre avec succès le stockage à longue durée de vie des signaux lumineux.

Le découplage dynamique (DD) a été utilisé pour protéger la cohérence de spin et prolonger le temps de stockage. Le caractère cohérent de ce dispositif est vérifié en mettant en œuvre une expérience d'interférence de type time-bin après 1h de stockage avec une fidélité de 96,4%. Le résultat a montré la grande capacité de stockage de la lumière cohérente et son potentiel dans les mémoires quantiques.

Cette étude étend le temps de stockage optique de l'ordre des minutes à l'ordre des heures. Il répond aux exigences de base de la durée de vie du stockage optique pour les mémoires quantiques. En optimisant l'efficacité du stockage et les rapports signal/bruit (SNR), les chercheurs devraient transmettre des informations quantiques par des porteurs classiques dans un nouveau canal quantique.