การจัดการความถี่และแบนด์วิดท์ของแสงที่ไม่ใช่แบบคลาสสิกเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการนำการคำนวณควอนตัมที่เข้ารหัสความถี่/มัลติเพล็กซ์ การสื่อสาร และโปรโตคอลเครือข่ายมาใช้ และการเชื่อมโยงสเปกตรัมที่ไม่ตรงกันระหว่างต่างๆ ระบบควอนตัม. อย่างไรก็ตาม การควบคุมสเปกตรัมควอนตัมต้องใช้ความไม่เชิงเส้นอย่างมากซึ่งอาศัยแสง ไมโครเวฟ หรือเสียง ซึ่งเป็นการท้าทายที่จะรับรู้ด้วยประสิทธิภาพสูง สัญญาณรบกวนต่ำ และบนชิปที่รวมเข้าด้วยกัน
นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรประยุกต์จาก John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) แห่งมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด ได้สร้างเครื่องปรับคลื่นไฟฟ้าออปติกแบบบูรณาการ ซึ่งปรับเปลี่ยนความถี่และแบนด์วิธของสัญญาณเดี่ยวได้อย่างมีประสิทธิภาพ โฟตอน. เครือข่ายควอนตัมและซับซ้อนยิ่งขึ้น การคำนวณควอนตัม ยังสามารถได้รับประโยชน์จากอุปกรณ์อีกด้วย
โดยทั่วไปโฟตอนจะถูกแปลงจากสีหนึ่งไปเป็นอีกสีหนึ่งโดยส่งผ่านไปยังคริสตัลด้วยลำแสงเลเซอร์อันทรงพลัง แต่วิธีนี้มักไม่ได้ผลและมีเสียงดัง เทคนิคที่มีประสิทธิภาพมากกว่าคือการมอดูเลตเฟส ซึ่งการสั่นของคลื่นโฟตอนจะถูกเร่งหรือช้าลงเพื่อเปลี่ยน ความถี่ของโฟตอน. อย่างไรก็ตาม การรวมโมดูเลเตอร์เฟสแบบอิเล็กโทรออปติกไว้บนชิปได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีความท้าทาย
ลิเธียมไนโอเบตแบบฟิล์มบางอาจเหมาะสมกับการใช้งานดังกล่าว
Marko Lončar ศาสตราจารย์ Tiantsai Lin สาขาวิศวกรรมไฟฟ้าที่ SEAS และผู้เขียนอาวุโสของการศึกษากล่าวว่า “ในงานของเรา เราได้นำการออกแบบโมดูเลเตอร์ใหม่มาใช้กับลิเธียมไนโอเบตแบบฟิล์มบาง ซึ่งปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์อย่างมีนัยสำคัญ โมดูเลเตอร์แบบรวมนี้ประสบความสำเร็จในการเปลี่ยนแปลงความถี่เทราเฮิร์ตซ์ของโฟตอนเดี่ยวที่สูงเป็นประวัติการณ์”
ทีมงานใช้โมดูเลเตอร์แบบเดียวกับเลนส์ย้อนเวลา โดยเปลี่ยนรูปร่างสเปกตรัมของโฟตอนจากไขมันเป็นผอม
Di Zhu นักเขียนคนแรกของหนังสือพิมพ์ กล่าวว่า, “อุปกรณ์ของเรามีขนาดกะทัดรัดและประหยัดพลังงานมากกว่าอุปกรณ์เทกองแบบเดิมมาก สามารถรวมเข้ากับอุปกรณ์คลาสสิกและควอนตัมต่างๆ บนชิปตัวเดียวกันเพื่อให้เกิดการควบคุมแสงควอนตัมที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น”
นักวิทยาศาสตร์ยังต้องการใช้อุปกรณ์ดังกล่าวเพื่อควบคุมความถี่และแบนด์วิธของตัวปล่อยควอนตัมสำหรับการใช้งาน เครือข่ายควอนตัม.
การอ้างอิงวารสาร:
- Zhu, D., Chen, C., Yu, M. และคณะ การควบคุมสเปกตรัมของพัลส์แสงที่ไม่ใช่แบบคลาสสิกโดยใช้โมดูเลเตอร์ลิเธียมไนโอเบตแบบฟิล์มบางในตัว สาขาวิชาวิทยาศาสตร์แสง 11, 327 (2022). ดอย: 10.1038/s41377-022-01029-7
