يعد التلاعب بالتردد وعرض النطاق الترددي للضوء غير الكلاسيكي أمرًا ضروريًا لتنفيذ الحساب الكمي المرمز بالتردد / متعدد الإرسال ، وبروتوكولات الاتصال والشبكات ، وربط عدم التطابق الطيفي بين مختلف أنظمة الكم. ومع ذلك ، فإن التحكم الطيفي الكمي يتطلب عدم خطية قوي يتوسطه الضوء أو الميكروويف أو الصوتيات ، وهو أمر يصعب تحقيقه بكفاءة عالية وضوضاء منخفضة وعلى شريحة متكاملة.
ابتكر العلماء والمهندسون التطبيقيون من كلية John A. Paulson للهندسة والعلوم التطبيقية (SEAS) بجامعة هارفارد مؤخرًا مُعدِّلًا كهربائيًا بصريًا متكاملًا يعدل بشكل فعال التردد وعرض النطاق الترددي للمحتوى الفردي. الفوتونات. شبكات الكم وأكثر تطوراً الاحصاء الكمية يمكن أن تستفيد أيضًا من الجهاز.
يتم تحويل الفوتون عادةً من لون إلى آخر عن طريق تمريره إلى بلورة بشعاع ليزر قوي ؛ ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة عادة ما تكون غير فعالة وبصوت عال. الأسلوب الأكثر فعالية هو تعديل الطور ، حيث يتم تسريع أو إبطاء تذبذب موجة الفوتون لتغيير تردد الفوتون. ومع ذلك ، فقد ثبت أنه من الصعب دمج مُعدِّل الطور الكهروضوئي على شريحة.
يمكن أن تكون نيوبات الليثيوم ذات الأغشية الرقيقة مناسبة لمثل هذه التطبيقات.
قال ماركو لونار ، أستاذ الهندسة الكهربائية في Tiantsai Lin في SEAS وكبير مؤلفي الدراسة ، "في عملنا ، اعتمدنا تصميمًا جديدًا للمُعدِّل على طبقة رقيقة من الليثيوم niobate مما أدى إلى تحسين أداء الجهاز بشكل كبير. حقق هذا المغير المتكامل تحولات ترددات تيراهيرتز عالية للفوتونات المفردة ".
باستخدام نفس المغير كعدسة زمنية ، قام الفريق بتغيير الشكل الطيفي للفوتون من الدهون إلى النحافة.
دي تشو ، المؤلف الأول للورقة ، محمد, "جهازنا أكثر إحكاما وكفاءة في استخدام الطاقة من جهاز السوائب التقليدي. يمكن دمجها مع العديد من الأجهزة الكلاسيكية والكمية على نفس الشريحة لتحقيق تحكم أكثر تطوراً في الضوء الكمي ".
يريد العلماء أيضًا استخدام الجهاز للتحكم في التردد وعرض النطاق الترددي للبواعث الكمومية للتطبيقات في شبكات الكم.
المرجع مجلة:
- Zhu ، D. ، Chen ، C. ، Yu ، M. et al. التحكم الطيفي في نبضات الضوء غير الكلاسيكية باستخدام مُعدِّل نيوبات الليثيوم الرقيق المتكامل. تطبيق Light Sci 11 ، 327 (2022). DOI: 10.1038/s41377-022-01029-7
