Manipularea frecvenței și lățimii de bandă a luminii neclasice este esențială pentru implementarea protocoalelor de calcul cuantic, de comunicare și de rețea codificate în frecvență/multiplex și pentru a compensa nepotrivirea spectrală între diverse sisteme cuantice. Cu toate acestea, controlul spectral cuantic necesită o neliniaritate puternică mediată de lumină, microunde sau acustică, ceea ce este dificil de realizat cu o eficiență ridicată, zgomot redus și pe un cip integrat.
Oamenii de știință aplicați și inginerii de la Școala de Inginerie și Științe Aplicate (SEAS) John A. Paulson din Harvard au creat recent un modulator electro-optic integrat care modifică eficient frecvența și lățimea de bandă a unui singur fotoni. Rețele cuantice și mai sofisticate cuantic calcul ar putea beneficia și de dispozitiv.
Un foton este de obicei convertit de la o culoare la alta prin trecerea lui într-un cristal cu un fascicul laser puternic; totuși, această metodă este de obicei ineficientă și puternică. O tehnică mai eficientă este modularea de fază, în care oscilația unei unde fotonice este accelerată sau încetinită pentru a schimba frecvența fotonului. Cu toate acestea, sa dovedit o provocare să încorporeze un modulator de fază electro-optic pe un cip.
Niobatul de litiu cu peliculă subțire ar putea fi potrivit pentru astfel de aplicații.
Marko Lončar, profesorul de inginerie electrică Tiantsai Lin la SEAS și autor principal al studiului, a spus: „În munca noastră, am adoptat un nou design de modulator pe niobat de litiu cu peliculă subțire care a îmbunătățit semnificativ performanța dispozitivului. Acest modulator integrat a realizat deplasări de frecvență terahertzi record ale fotonilor unici.”
Folosind același modulator ca o lentilă de timp, echipa a schimbat forma spectrală a unui foton de la gras la slab.
Di Zhu, primul autor al lucrării, a spus, „Dispozitivul nostru este mult mai compact și mai eficient din punct de vedere energetic decât dispozitivul tradițional în vrac. Poate fi integrat cu diferite dispozitive clasice și cuantice pe același cip pentru a realiza un control mai sofisticat al luminii cuantice.”
În plus, oamenii de știință doresc să folosească dispozitivul pentru a controla frecvența și lățimea de bandă a emițătorilor cuantici pentru aplicații în rețele cuantice.
Referința jurnalului:
- Zhu, D., Chen, C., Yu, M. şi colab. Controlul spectral al impulsurilor luminoase neclasice folosind un modulator integrat de niobat de litiu cu peliculă subțire. Aplicație știință ușoară 11, 327 (2022). DOI: 10.1038/s41377-022-01029-7
