주파수 인코딩/다중화 양자 계산, 통신, 네트워킹 프로토콜을 구현하고 다양한 스펙트럼 불일치를 연결하려면 비고전적 빛의 주파수와 대역폭을 조작하는 것이 필수적입니다. 양자 시스템. 그러나 양자 스펙트럼 제어에는 빛, 마이크로파 또는 음향에 의해 매개되는 강력한 비선형성이 필요하며 이는 통합 칩에서 고효율, 저잡음으로 구현하기 어렵습니다.
하버드의 John A. Paulson 공학 및 응용과학 대학(SEAS)의 응용 과학자 및 엔지니어들은 최근 단일 주파수와 대역폭을 효과적으로 수정하는 통합 전기 광학 변조기를 만들었습니다. 광자. 양자 네트워크와 더욱 정교해진 네트워크 양자 컴퓨팅 장치의 이점을 누릴 수도 있습니다.
광자는 일반적으로 강력한 레이저 빔을 사용하여 결정에 전달하여 한 색상에서 다른 색상으로 변환됩니다. 그러나 이 방법은 일반적으로 효과가 없고 시끄럽습니다. 보다 효과적인 기술은 위상 변조(Phase Modulation)로, 광자 파동의 진동 속도를 높이거나 낮추어 광자를 변화시키는 것입니다. 광자의 주파수. 그러나 전기광학 위상 변조기를 칩에 통합하는 것은 어려운 것으로 입증되었습니다.
박막 리튬 니오베이트는 이러한 응용 분야에 적합할 수 있습니다.
SEAS의 전기 공학과 Tiantsai Lin 교수이자 이번 연구의 수석 저자인 Marko Lončar는 다음과 같이 말했습니다. “우리 작업에서 우리는 장치 성능을 크게 향상시키는 박막 리튬 니오베이트에 새로운 변조기 설계를 채택했습니다. 이 통합 변조기는 단일 광자의 기록적인 높은 테라헤르츠 주파수 이동을 달성했습니다.”
팀은 시간 렌즈와 동일한 변조기를 사용하여 광자의 스펙트럼 모양을 지방에서 마른 형태로 변경했습니다.
논문의 첫 번째 저자인 Di Zhu는 말했다, “우리 장치는 기존의 대량 장치보다 훨씬 더 작고 에너지 효율적입니다. 동일한 칩에 다양한 고전 및 양자 소자와 통합하여 보다 정교한 양자 광 제어를 실현할 수 있습니다.”
과학자들은 또한 이 장치를 사용하여 응용 분야에서 양자 방출기의 주파수와 대역폭을 제어하기를 원합니다. 양자 네트워크.
저널 참조 :
- Zhu, D., Chen, C., Yu, M. et al. 통합된 박막 리튬 니오베이트 변조기를 사용하여 비고전적인 광 펄스의 스펙트럼 제어. 가벼운 과학 응용 11, 327(2022). DOI: 10.1038/s41377-022-01029-7
