Prof. LI Chuanfeng en Prof. Zhou Zongquan van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China (USTC) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) hebben op innovatieve wijze het noiseless photon echo (NLPE) protocol ontwikkeld en gerealiseerd. Het onderzoek naar volledige originaliteit verminderde de ruis met 670 keer in vergelijking met eerdere strategieën en bereikte solide kwantumgeheugen met hoge betrouwbaarheid. De resultaten zijn gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

Voor het eerst waargenomen door Erwin Hahn in 1950, fotonencho is een fundamentele fysieke interactie tussen licht en materie en een essentieel hulpmiddel voor de manipulatie van elektromagnetische velden. Echter, de intense spontane geluidsemissie die wordt gegenereerd, heeft dezelfde frequentie als het signaal, het is in principe onmogelijk om ze te scheiden.

eerdere protocollen, zoals atomaire frequentiekam en de heropleving van tot zwijgen gebrachte echo, slaagde er niet in de spontane geluidsemissie zoveel als nodig te elimineren.

In dit onderzoek, de onderzoekers implementeerden het NLPE-protocol in Eu ³⁺ :Y ₂ SiO ₅ kristal om te dienen als een optisch kwantumgeheugen en paste een aromatisch systeem met vier niveaus toe om de ruis te onderdrukken.

Door de puls dubbel te herfaseren in het atomaire systeem met vier niveaus, ze manipuleerden de spontane ruisemissie om een ​​andere frequentie te krijgen dan het signaal. Het is dus veel gemakkelijker om het signaal te scheiden van de ruisemissie. Hoewel andere geluiden werden gedetecteerd in praktische experimenten, ze werden allemaal als triviaal ingeschat.

De resultaten van de experimenten toonden aan dat de ruis 0,0015 fotonen was, 670 keer minder dan eerdere resultaten. Daarnaast, de efficiëntie van NLPE was meer dan drie keer groter dan die van eerdere protocollen.

Verder, zijn hoge efficiëntie, high-fidelity en gemakkelijk te bereiken geven NLPE geweldige voordelen als een geruisloos kwantumgeheugenprotocol.

Al deze voordelen brengen ons een stap dichter bij kwantumcommunicatie over lange afstand.