מניפולציה של התדר ורוחב הפס של אור לא-קלאסי חיונית להטמעת פרוטוקולי חישוב קוונטי, תקשורת ורשת מקודד תדרים/מרובת תדרים ולגישור חוסר התאמה ספקטרלית בין מגוון מערכות קוונטיות. עם זאת, בקרה ספקטרלית קוונטית דורשת אי-לינאריות חזקה המתווכת על ידי אור, מיקרוגל או אקוסטיקה, אשר מאתגר למימוש ביעילות גבוהה, רעש נמוך, ועל שבב משולב.
מדענים ומהנדסים יישומיים מבית הספר להנדסה ולמדעים שימושיים (SEAS) בהרווארד, יצרו לאחרונה מאפנן אלקטרו-אופטי משולב שמשנה ביעילות את התדר ורוחב הפס של יחיד פוטונים. רשתות קוונטיות ומתוחכמות יותר מחשוב קוונטי יכול גם להפיק תועלת מהמכשיר.
פוטון מומר בדרך כלל מצבע אחד למשנהו על ידי העברתו לתוך גביש עם קרן לייזר עוצמתית; עם זאת, שיטה זו בדרך כלל אינה יעילה וקולנית. טכניקה יעילה יותר היא אפנון פאזה, שבו תנודה של גל פוטון מואצת או מואטת כדי לשנות את תדר הפוטון. עם זאת, הוכח כמאתגר לשלב מאפנן פאזה אלקטרו-אופטי על שבב.
ליתיום ניובאט סרט דק יכול להתאים ליישומים כאלה.
מרקו לונקר, פרופסור טיאנטסאי לין להנדסת חשמל ב-SEAS ומחבר בכיר של המחקר, אמר, "בעבודתנו, אימצנו עיצוב אפנן חדש על ליתיום ניובאט סרט דק ששיפר משמעותית את ביצועי המכשיר. המאפנן המשולב הזה השיג שינויי תדר טרה-הרץ ברמת שיא של פוטונים בודדים."
באמצעות אותו מאפנן כמו עדשת זמן, הצוות שינה את הצורה הספקטרלית של פוטון משומן לדק.
די ז'ו, המחבר הראשון של העיתון, אמר, "המכשיר שלנו הוא הרבה יותר קומפקטי וחסכוני באנרגיה מאשר מכשיר מסורתי בתפזורת. זה יכול להיות משולב עם מכשירים קלאסיים וקוונטיים שונים באותו שבב כדי לממש בקרת אור קוונטית מתוחכמת יותר."
מדענים רוצים עוד להשתמש במכשיר כדי לשלוט בתדירות וברוחב הפס של פולטים קוונטיים עבור יישומים ב רשתות קוונטיות.
עיון ביומן:
- Zhu, D., Chen, C., Yu, M. et al. שליטה ספקטרלית של פעימות אור לא קלאסיות באמצעות מאפנן ליתיום ניובאט משולב סרט דק. Light Sci Appl י"ב, 11 (327). DOI: 10.1038/s41377-022-01029-7
