中國科學家「留光」1小時創世界紀錄 拓量子通訊實驗曝光(多圖,有片)

國情動向 20:32 2021/06/24

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中國科學家「留光」1小時創世界紀錄 拓量子通訊實驗曝光

中國科學界在量子技術的研究上,再取得突破。新華社報道,中國科學技術大學教授郭光燦及其研究團隊,成功將光束「封印(儲存)」在特殊晶體內,為時長達1小時,之後再將其「釋放」和讀取,這創出世界紀錄,並對開拓量子通訊技術有重要的意義。

科學家把「光」儲存的上一個紀錄,由德國團隊創出,他們曾把光束封存1分鐘;而郭光燦的團隊現在不僅破了世界紀錄,還翻了60倍。

據解說,儲存光束的主要目標是要實現光的量子「USB手指」,不必再建立量子中繼,可以脫離光纖網路,進一步發展量子通訊。

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而要實現把「光」留住和儲存,必須經過三個關:

第一步:把光減慢,例如哈佛大學在1997年就曾經利用一種接近絕對零度的超流性氣態原子雲,將光的速度降低到17米/秒。

第二步:把光儲存,正如前説,德國團隊曾採用了一種方法,把光存儲在一種名叫摻镨矽酸钇晶體的物質中,讓它保存了1分鐘。而這紀錄現在已被中國打破。

第三步:就是讀取光信號,即把儲存的光釋放出現,並盡量減少「失真走樣」。

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至於中國科技大學的郭光燦團隊如何創出「留光」1小時的紀錄?團隊成員之一的教授李傳峰指出,確切而言上述實驗是將長600米的光脈衝停下來,儲存到一個5毫米厚的晶體中,一個小時後再取出。

副教授周宗權解釋,光的速度是每秒30萬公里,想要令光速變慢,就需要人工調控折射率。今次的實驗成功光的傳輸速度下調幾十萬倍,由於光速變慢,600米長的光脈衝等效的空間長度也被壓窄,故可以放進晶體內。

「留光」有三個步驟 沒違相對論

不過,周宗權就表示,實驗並沒有違背相對論,實驗中改變的光速,只是光在介質中的傳輸速度。根據相對論的預言,如果真想時間倒流,需要運動的速度比光速更快,「而且我們的工作也不可能使得時光倒流」。

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周宗權又闡述儲存光束的意義,主要目標是實現光的量子儲存器(俗稱量子USB手指),不必再去建立量子中繼,可以脫離光纖網路,把單個光子的量子態放到儲存器,以實現量子通訊等技術。

周宗權稱,量子通訊相比於經典通訊,主要的優勢在於安全性,更大的價值可能對於政府和軍事的運用,它的訊息保密的安全要求更高。

民用上亦可以例如將兩部望遠鏡捕捉到的光儲存在一起處理,可以突破單個望遠鏡的局限,大幅提升天文觀測的精度。

責任編輯:鄧國強

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