A nem klasszikus fény frekvenciájának és sávszélességének manipulálása elengedhetetlen a frekvenciakódolt/multiplexelt kvantumszámítási, kommunikációs és hálózati protokollok megvalósításához, valamint a különböző spektrális eltérések áthidalásához. kvantumrendszerek. A kvantumspektrális vezérléshez azonban erős nemlinearitásra van szükség, amelyet fény, mikrohullámú vagy akusztika közvetít, amelyet nagy hatékonysággal, alacsony zajszinten és integrált chipen nehéz megvalósítani.
A Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) alkalmazott tudósai és mérnökei a közelmúltban létrehoztak egy integrált elektro-optikai modulátort, amely hatékonyan módosítja az egyes jelek frekvenciáját és sávszélességét. fotonok. Kvantumhálózatok és kifinomultabbak kvantumszámítás is profitálhat a készülékből.
A fotont általában úgy alakítják át egyik színről a másikra, hogy egy erős lézersugárral kristályba adják át; ez a módszer azonban jellemzően hatástalan és hangos. Hatékonyabb technika a fázismoduláció, amelynek során a fotonhullám oszcillációját felgyorsítják vagy lelassítják, hogy megváltoztassák a foton frekvenciája. Kihívásnak bizonyult azonban egy elektrooptikai fázismodulátor beépítése egy chipbe.
A vékonyrétegű lítium-niobát alkalmas lehet ilyen alkalmazásokra.
Marko Lončar, a SEAS elektromérnöki professzora, Tiantai Lin és a tanulmány vezető szerzője elmondta: „Munkánkban egy új modulátor kialakítást alkalmaztunk vékonyréteg-lítium-niobáton, amely jelentősen javította az eszköz teljesítményét. Ez az integrált modulátor rekordmagas terahertzes frekvenciaeltolódást ért el az egyes fotonok között.
Ugyanazt a modulátort időlencseként használva a csapat egy foton spektrális alakját kövérről soványra változtatta.
Di Zhu, a lap első szerzője, mondott, „A mi készülékünk sokkal kompaktabb és energiahatékonyabb, mint a hagyományos ömlesztett készülék. Különböző klasszikus és kvantumeszközökkel integrálható ugyanazon a chipen, hogy kifinomultabb kvantumfényvezérlést valósítson meg.”
A tudósok továbbá szeretnék használni az eszközt a kvantumsugárzók frekvenciájának és sávszélességének szabályozására kvantumhálózatok.
Journal Reference:
- Zhu, D., Chen, C., Yu, M. et al. Nem klasszikus fényimpulzusok spektrális vezérlése integrált vékonyrétegű lítium-niobát modulátor segítségével. Light Sci Appl 11, 327 (2022). DOI: 10.1038/s41377-022-01029-7
