دستکاری فرکانس و پهنای باند نور غیرکلاسیک برای اجرای محاسبات کوانتومی، پروتکل‌های ارتباطی و شبکه‌ای رمزگذاری‌شده با فرکانس/چند پلکسی و پل زدن عدم تطابق طیفی بین انواع مختلف ضروری است. سیستم های کوانتومی. با این حال، کنترل طیفی کوانتومی به یک غیرخطی قوی با واسطه نور، مایکروویو یا آکوستیک نیاز دارد که تحقق آن با راندمان بالا، نویز کم و روی یک تراشه یکپارچه چالش برانگیز است.
دانشمندان و مهندسان کاربردی از دانشکده مهندسی و علوم کاربردی جان آ. پالسون هاروارد (SEAS) اخیراً یک مدولاتور الکترواپتیک یکپارچه ایجاد کرده اند که به طور موثر فرکانس و پهنای باند تک را تغییر می دهد. فوتون. شبکه های کوانتومی و پیچیده تر محاسبات کوانتومی همچنین می تواند از این دستگاه بهره مند شود.
یک فوتون معمولاً با عبور دادن آن به کریستال با پرتو لیزر قدرتمند از یک رنگ به رنگ دیگر تبدیل می شود. با این حال، این روش به طور معمول بی اثر و با صدای بلند است. یک روش موثرتر مدولاسیون فاز است که در آن نوسان موج فوتون برای تغییر سرعت افزایش یا کاهش می یابد. فرکانس فوتون. با این حال، ثابت شده است که ترکیب یک مدولاتور فاز الکترواپتیک روی یک تراشه چالش برانگیز است.
لیتیوم نیوبات لایه نازک می تواند برای چنین کاربردهایی مناسب باشد.
مارکو لونچار، استاد مهندسی برق تیانتسای لین در SEAS و نویسنده ارشد این مطالعه، گفت: در کار خود، ما یک طراحی مدولاتور جدید را بر روی لایه نازک لیتیوم نیوبات اتخاذ کردیم که به طور قابل توجهی عملکرد دستگاه را بهبود بخشید. این مدولاتور یکپارچه به جابجایی های فرکانس تراهرتز بی سابقه تک فوتون ها دست یافت.
این تیم با استفاده از همان تعدیل کننده به عنوان یک عدسی زمان، شکل طیفی یک فوتون را از چاق به لاغر تغییر داد.
دی ژو، اولین نویسنده مقاله، گفت:, «دستگاه ما نسبت به دستگاه فله سنتی بسیار فشرده تر و کم مصرف تر است. می توان آن را با دستگاه های مختلف کلاسیک و کوانتومی روی یک تراشه ادغام کرد تا کنترل نور کوانتومی پیچیده تری را به دست آورد.
دانشمندان همچنین می‌خواهند از این دستگاه برای کنترل فرکانس و پهنای باند ساطع‌کننده‌های کوانتومی برای برنامه‌های کاربردی در شبکه های کوانتومی.
مرجع مجله:
- ژو، دی.، چن، سی.، یو، ام. و همکاران. کنترل طیفی پالس های نور غیرکلاسیک با استفاده از مدولاتور لیتیوم نیوبات لایه نازک یکپارچه. Light Sci Appl 11، 327 (2022). DOI: 10.1038/s41377-022-01029-7
