Wetenschappers hebben een nieuwe methode ontwikkeld om coherente optische pulsen met een efficiëntie van ruim 90% op te slaan in een specifiek type kristal. Deze prestatie werd bereikt door het gebruik van een speciale holte die energieverliezen minimaliseert.
Het opslaan van optische informatie in kristallen die gedoteerd zijn met zeldzame-aarden is een complexe uitdaging binnen de kwantumfysica. Een belangrijk knelpunt is dat deze kristallen doorgaans een zwakke optische absorptie vertonen. Dit maakt systemen die gebruikmaken van holte-versterking (cavity-enhanced memories) uiterst gevoelig voor parasitaire verliezen binnen die holte, wat de algehele efficiëntie van de opslag negatief beïnvloedt.
Recordefficiëntie behaald
In een recent onderzoek, dat op 17 september 2026 werd gepubliceerd via arxiv.org, presenteren onderzoekers een significante verbetering van dit proces. Het team, bestaande uit onder meer Weiye Sun, Fudong Wang en Manjin Zhong, demonstreerde een opslagefficiëntie van 90,1(5)% voor coherente optische pulsen.
Deze resultaten werden behaald met een zogenaamd 'atomic-frequency-comb' (AFC) geheugen, gebaseerd op een kristal van europium-gedoteerd yttriumsilicaat ($\text{Eu}^{3+}:\text{Y}_2\text{SiO}_5$). Om de hoge efficiëntie te bereiken, maakten de onderzoekers gebruik van een impedantie-aangepaste holte (impedance-matched cavity).
Technische innovaties tegen energieverlies
De hoge efficiëntie is het resultaat van specifieke technische aanpassingen om het energieverlies tijdens de reflecties in de holte te beperken. Volgens de details in de is er gebruikgemaakt van een Brewster-hoekconfiguratie voor het kristal. Daarnaast werd een volledig cryogene Fabry-Pérot-holte geïmplementeerd.
Dankzij deze combinatie van technieken konden de onderzoekers het verlies per ronde in de holte (round-trip intracavity loss) terugbrengen tot slechts 0,37%. Dit minimaliseert de impact van de parasitaire verliezen die voorheen de effectiviteit van dergelijke opslagsystemen beperkten.
Analyse van toekomstige verbeteringen
Naast het behalen van de 90%-grens hebben de auteurs ook gekeken naar de theoretische limieten van hun systeem. Uit kwantitatieve modellering blijkt dat verdere verbeteringen richting een efficiëntie van 100% (unity efficiency) momenteel niet langer primair worden beperkt door het resterende verlies in de holte.
In plaats daarvan wijst het onderzoek uit dat de belangrijkste hindernissen nu liggen bij de voorbereiding van de 'atomic-frequency-comb' (AFC) en de daarmee samenhangende dispersieve respons. Door deze specifieke aspecten van de kristalvoorbereiding aan te pakken, kan de efficiëntie in de toekomst mogelijk nog verder worden verhoogd.
Context en publicatie
Het onderzoek is ingediend onder de categorie Kwantumfysica (quant-ph) en is beschikbaar voor de wetenschappelijke gemeenschap via het platform . De publicatie biedt een gedetailleerd overzicht van de experimentele opstelling en de theoretische onderbouwing van de behaalde resultaten.
Hoewel de technische details zeer specifiek zijn, markeert dit resultaat een belangrijke stap in de ontwikkeling van betrouwbare optische geheugens, die essentieel kunnen zijn voor toekomstige kwantumnetwerken en geavanceerde informatieverwerking. De volledige lijst van auteurs en de bijbehorende data zijn terug te vinden in de van 17 september 2026.