Ei-klassisen valon taajuuden ja kaistanleveyden manipulointi on välttämätöntä taajuudella koodatun/multipleksoidun kvanttilaskennan, viestintä- ja verkkoprotokollien toteuttamiseksi ja spektrien epäsopivuuden poistamiseksi erilaisten valojen välillä. kvanttijärjestelmät. Kvanttispektriohjaus vaatii kuitenkin vahvaa valon, mikroaaltouunin tai akustiikan välittämää epälineaarisuutta, mikä on haastavaa toteuttaa korkealla tehokkuudella, alhaisella kohinalla ja integroidulla sirulla.
Harvardin John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) -tutkijat ja -insinöörit loivat äskettäin integroidun sähköoptisen modulaattorin, joka muuttaa tehokkaasti yksittäisen taajuuden ja kaistanleveyden. fotonit. Kvanttiverkot ja kehittyneempiä kvanttilaskenta voisi myös hyötyä laitteesta.
Fotoni muunnetaan tyypillisesti yhdestä väristä toiseen siirtämällä se kiteeksi tehokkaalla lasersäteellä; tämä menetelmä on kuitenkin yleensä tehoton ja äänekäs. Tehokkaampi tekniikka on vaihemodulaatio, jossa fotoniaallon värähtelyä nopeutetaan tai hidastetaan, jotta fotonin taajuus. Sähköoptisen vaihemodulaattorin sisällyttäminen sirulle on kuitenkin osoittautunut haastavaksi.
Ohutkalvoinen litiumniobaatti voisi olla sopiva tällaisiin sovelluksiin.
Marko Lončar, SEASin sähkötekniikan professori Tantsai Lin ja tutkimuksen vanhempi kirjoittaja, sanoi: ”Otimme työssämme käyttöön uuden modulaattorirakenteen ohutkalvolitiumniobaattiin, joka paransi merkittävästi laitteen suorituskykyä. Tämä integroitu modulaattori saavutti ennätyskorkeat yksittäisten fotonien terahertsin taajuussiirtymät.
Käyttäen samaa modulaattoria aikalinssinä, tiimi muutti fotonin spektrimuodon rasvasta laihaksi.
Di Zhu, lehden ensimmäinen kirjoittaja, sanoi, ”Laitteemme on paljon kompaktimpi ja energiatehokkaampi kuin perinteinen bulkkilaite. Se voidaan integroida useiden klassisten ja kvanttilaitteiden kanssa samalle sirulle, jotta voidaan toteuttaa kehittyneempi kvanttivalon ohjaus."
Tutkijat haluavat lisäksi käyttää laitetta kvanttilähettimien taajuuden ja kaistanleveyden ohjaamiseen sovelluksissa kvanttiverkostot.
Lehden viite:
- Zhu, D., Chen, C., Yu, M. et ai. Ei-klassisten valopulssien spektrinen ohjaus integroidulla litiumniobaattimodulaattorilla. Light Sci Appl 11, 327 (2022). DOI: 10.1038/s41377-022-01029-7
