《研究人员成功实现了光的受控传输》

  • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
  • 编译者: husisi
  • 发布时间:2020-10-23
  • 由美因茨大学教授Patrick Windpassinger领导的团队成功地将存储在量子存储器中的光传输了1.2毫米的距离。该团队已经证明此受控传输过程几乎不会影响所存储光的性质。研究人员使用超低温的铷-87原子作为光的存储介质,该介质兼具高存储效率和较长的寿命。

    Patrick Windpassinger教授这样解释这一复杂的过程:“这个过程就像把光储存在一个由低温原子团组成的‘手提箱’里。我们把箱子移动了一小段距离,然后将箱子里的光取了出来。这项研究不仅对整个物理界意义重大,而且将对量子通信领域产生重要影响,因为光很难被‘捕获’。以往以受控的方式传输光的尝试,往往都以光丢失告终。”

    操纵和存储量子信息、检索量子信息是改进量子通信技术,以量子形式实现类似计算机操作的必要先决条件。可存储和按需检索光量子信息的光量子存储器,是构建量子通信网络的必要条件。例如,这样的光量子存储器可以在线性量子计算中充当量子中继器。近年来,原子团已被证明是一种非常适合存储和检索光量子信息的介质。利用一种被称为电磁波引发透明(electromagnetically induced transparency)的技术,研究人员可以捕获入射光脉冲,并将其转换为存储原子的受激态。此过程很大程度上可逆,因此可以高效地重获入射光脉冲信号。

    图1 实验中铷-87原子首先被预冷却,然后被运送到主测试区(一个定制的真空室),在其中被冷却至几微开尔文的温度

    下一步目标:光赛道存储器

    在最近发表的论文中,Patrick Windpassinger教授及其同事描述了这种光的主动控制传输方法,其传输距离大于存储介质尺寸。不久前,他们开发了一种新技术,可以通过由两束激光组成的“光学传送带”传输低温原子团。这种方法的优点是可以同时运输和定位相对较多的原子,具有很高的精确度,原子损耗低、热副作用小。物理学家们现在已经使用这种方法成功传输了作为光存储器的原子云,所存储的光可以借助其他方式读取。借助这一概念,未来可以开发其他新型量子器件,比如拥有独立读写单元的光赛道存储器(Racetrack Memory)。

相关报告
  • 《美国研究人员实现原子级调控钙钛矿结构》

    • 来源专题:能源情报网监测服务平台
    • 编译者:郭楷模
    • 发布时间:2024-10-16
    • 美国北卡罗来纳州立大学的研究人员开发出了一项新的材料工程技术,能够在原子水平上调控层状杂化钙钛矿(LHP)的结构。这一技术通过在材料制备过程中添加特定的反溶剂,成功控制了LHP材料内部量子阱的尺寸和方向,形成理想的能量级连,从而提升了材料将电荷转化为光的能力。 钙钛矿是一类具有特殊晶体结构的钙钛氧化物,广泛应用于光电领域。LHP由薄薄的钙钛矿层由有机物层隔开形成,尽管应用前景广阔,但如何精确控制其结构以提升性能一直是研究中的难题。研究团队发现,材料制备时溶液表面形成的钙钛矿纳米薄层决定了最终LHP材料每层的厚度。这些极薄的LHP层被称为量子阱,通过逐步增加材料层的厚度来形成一个理想的能量级连,能更有效地传递能量。 这项新技术不仅有望推动下一代发光二极管和激光装置的研发,还可能用于改良其他类型的钙钛矿材料,对开发更高效的太阳能发电设备也具有重要意义。
  • 《德国研究人员开发“通讯”光伏板》

    • 来源专题:能源情报网监测服务平台
    • 编译者:郭楷模
    • 发布时间:2024-07-17
    • 德国研究人员团队正在进行实际测试,看看如何将具有集成无线电技术的太阳能模块连接起来形成全球网络。 在德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)的屋顶上,太阳能组件在安装后已连接起来,形成了由多个子网组成的网状网络。 该研究机构正在针对建筑一体化光伏 (BIPV) 应用测试这一解决方案,这些应用通常涉及小型、不同排列或阴影的分区。靠近模块或集成到模块中的电子设备允许根据不断变化的辐射条件控制和监视每个模块。此外,网络运营商可以访问整个设施。 该项目由德国联邦经济事务和气候保护部资助,于 2020 年 3 月启动,旨在为“智能”光伏开发新的解决方案。汉诺威莱布尼茨大学的项目协调员 Jens Friebe 解释说,目标是“将逆变器和数字技术直接集成到光伏组件中,从而提高可靠性、提高效率,同时降低成本。” 组件之间的无线通信和灵活的网络配置允许快速安装,并降低成本,这将在可能的批量生产中得到解决。 为 Voyager-PV 开发的完全集成太阳能模块包括微型逆变器和在免许可 2.4 GHz 频段运行的无线电技术,允许模块和网关等组件之间的连接。软件更新可以在网格内无线完成。 专业项目合作伙伴开发了必要的缝隙天线,通过模块背面的电路板进行电容供电。德国工程公司 WHO 提供了无线电技术,而汉诺威莱布尼茨大学高频技术和无线电系统研究所则开发了缝隙天线解决方案。Optimel 是封装技术领域的专家,负责电子元件的封装。将电力电子设备直接连接到各个太阳能电池串,可以省略旁路二极管,从而减少出现缺陷的可能性并提高能源效率。 汉诺威莱布尼茨大学驱动系统和电力电子研究所开发了电力电子设备,在逆变器中使用了氮化镓 (GaN) 功率半导体。SMA Solar Technology 带来了其在逆变器和系统技术方面的专业知识,斯图加特大学则专注于可靠性。ISFH负责光伏组件的技术研究。 自五月份以来,Hamelin 演示系统一直在传输数据,从而可以监控电力电子设备并从模块读取电流、电压和温度等运行数据。 研究人员表示:“通过在 ISFH 安装网状网络,可以展示多个光伏模块的稳定性和通信自优化能力。” 多个项目参与者能够从各自的位置同时访问网络。