Memanipulasi frekuensi dan bandwidth cahaya nonklasik sangat penting untuk menerapkan komputasi kuantum, komunikasi, dan protokol jaringan yang dikodekan frekuensi/multipleks dan menjembatani ketidaksesuaian spektral di antara berbagai sistem kuantum. Namun, kontrol spektral kuantum memerlukan nonlinier kuat yang dimediasi oleh cahaya, gelombang mikro, atau akustik, yang sulit diwujudkan dengan efisiensi tinggi, kebisingan rendah, dan pada chip terintegrasi.
Ilmuwan dan insinyur terapan dari John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) Harvard baru-baru ini menciptakan modulator elektro-optik terintegrasi yang secara efektif mengubah frekuensi dan bandwidth tunggal foton. Jaringan kuantum dan lebih canggih komputasi kuantum juga bisa mendapatkan keuntungan dari perangkat ini.
Foton biasanya diubah dari satu warna ke warna lain dengan melewatkannya menjadi kristal dengan sinar laser yang kuat; Namun, metode ini biasanya tidak efektif dan berisik. Teknik yang lebih efektif adalah modulasi fase, di mana osilasi gelombang foton dipercepat atau diperlambat untuk mengubah frekuensi foton. Namun, terbukti sulit untuk menggabungkan modulator fase elektro-optik pada sebuah chip.
Lithium niobate film tipis mungkin cocok untuk aplikasi semacam itu.
Marko Lonฤar, Profesor Teknik Elektro Tiantsai Lin di SEAS dan penulis senior studi ini, mengatakan, โDalam pekerjaan kami, kami mengadopsi desain modulator baru pada lithium niobate film tipis yang secara signifikan meningkatkan kinerja perangkat. Modulator terintegrasi ini mencapai pergeseran frekuensi terahertz foton tunggal yang mencapai rekor tertinggi.โ
Dengan menggunakan modulator yang sama dengan lensa waktu, tim mengubah bentuk spektral foton dari gemuk menjadi kurus.
Di Zhu, penulis pertama makalah ini, tersebut, โPerangkat kami jauh lebih kompak dan hemat energi dibandingkan perangkat massal tradisional. Ini dapat diintegrasikan dengan berbagai perangkat klasik dan kuantum pada chip yang sama untuk mewujudkan kontrol cahaya kuantum yang lebih canggih.โ
Para ilmuwan selanjutnya ingin menggunakan perangkat tersebut untuk mengontrol frekuensi dan bandwidth pemancar kuantum untuk aplikasi di dalamnya jaringan kuantum.
Referensi Jurnal:
- Zhu, D., Chen, C., Yu, M. dkk. Kontrol spektral pulsa cahaya nonklasik menggunakan modulator litium niobate film tipis terintegrasi. Aplikasi Sains Ringan 11 Agustus 327 (2022). DOI: 10.1038/s41377-022-01029-7
