Mitteklassikalise valguse sageduse ja ribalaiusega manipuleerimine on oluline sagedusega kodeeritud/multipleksitud kvantarvutuse, side- ja võrguprotokollide rakendamiseks ning spektraalse ebakõla ületamiseks erinevate valgusallikate vahel. kvantsüsteemid. Kvantspektri juhtimine nõuab aga tugevat mittelineaarsust, mida vahendab valgus, mikrolaineahi või akustika, mida on keeruline realiseerida kõrge efektiivsuse, madala mürataseme ja integreeritud kiibil.
Harvardi John A. Paulsoni tehnika- ja rakendusteaduste kooli (SEAS) rakendusteadlased ja insenerid lõid hiljuti integreeritud elektrooptilise modulaatori, mis muudab tõhusalt üksikute seadmete sagedust ja ribalaiust. footonid. Kvantvõrgud ja keerukamad kvantarvutus võiks ka seadmest kasu saada.
Tavaliselt muundatakse footon ühest värvist teise, viies selle võimsa laserkiirega kristalliks; see meetod on aga tavaliselt ebaefektiivne ja vali. Tõhusam tehnika on faasimodulatsioon, mille käigus footonlaine võnkumist kiirendatakse või aeglustatakse, et muuta footoni sagedus. Elektrooptilise faasimodulaatori lisamine kiibile on aga osutunud keeruliseks.
Õhukese kilega liitiumniobaat võiks sellisteks rakendusteks sobida.
Marko Lončar, SEASi elektrotehnika professor ja uuringu vanemautor Tantsai Lin ütles: „Oma töös võtsime kasutusele uue õhukese kilega liitiumniobaadi modulaatori disaini, mis parandas oluliselt seadme jõudlust. See integreeritud modulaator saavutas üksikute footonite rekordilised terahertsi sageduse nihked.
Kasutades sama modulaatorit aegläätsena, muutis meeskond footoni spektraalse kuju rasvast kõhnaks.
Di Zhu, paberi esimene autor, ütles, "Meie seade on palju kompaktsem ja energiasäästlikum kui traditsiooniline hulgiseade. Seda saab integreerida sama kiibi erinevate klassikaliste ja kvantseadmetega, et teostada keerukamat kvantvalguse juhtimist.
Lisaks soovivad teadlased kasutada seadet kvantemitterite sageduse ja ribalaiuse juhtimiseks rakendustes. kvantvõrgud.
Ajakirja viide:
- Zhu, D., Chen, C., Yu, M. et al. Mitteklassikaliste valgusimpulsside spektraalne juhtimine integreeritud õhukese kilega liitiumniobaatmodulaatori abil. Light Sci Appl 11, 327 (2022). DOI: 10.1038/s41377-022-01029-7
