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Nature communications v.9 no.1, 2018년, pp.2074 - 2074   SCI SCIE
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Light storage for one second in room-temperature alkali vapor

Katz, Or (Department of Physics of Complex Systems, Weizmann Institute of Science, Rehovot, 76100, Israel. or.katz@weizmann.ac.il ) ; Firstenberg, Ofer (Rafael Ltd, IL-31021, Haifa, Israel. or.katz@weizmann.ac.il ) ;
  • 초록  

    Light storage, the controlled and reversible mapping of photons onto long-lived states of matter, enables memory capability in optical quantum networks. Prominent storage media are warm alkali vapors due to their strong optical coupling and long-lived spin states. In a dense gas, the random atomic collisions dominate the lifetime of the spin coherence, limiting the storage time to a few milliseconds. Here we present and experimentally demonstrate a storage scheme that is insensitive to spin-exchange collisions, thus enabling long storage times at high atomic densities. This unique property is achieved by mapping the light field onto spin orientation within a decoherence-free subspace of spin states. We report on a record storage time of 1 s in room-temperature cesium vapor, a 100-fold improvement over existing storage schemes. Furthermore, our scheme lays the foundations for hour-long quantum memories using rare-gas nuclear spins.


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