Klasik olmayan ışığın frekansını ve bant genişliğini değiştirmek, frekans kodlu/çoklanmış kuantum hesaplama, iletişim ve ağ protokollerini uygulamak ve çeşitli ışıklar arasındaki spektral uyumsuzluğu kapatmak için gereklidir. kuantum sistemleri. Bununla birlikte, kuantum spektral kontrol, ışık, mikrodalga veya akustik aracılığıyla sağlanan güçlü bir doğrusal olmamayı gerektirir; bunu yüksek verimlilik, düşük gürültü ve entegre bir çip üzerinde gerçekleştirmek zordur.
Harvard'ın John A. Paulson Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu'ndan (SEAS) uygulamalı bilim adamları ve mühendisler, yakın zamanda tekli sinyallerin frekansını ve bant genişliğini etkili bir şekilde değiştiren entegre bir elektro-optik modülatör yarattı. fotonlar. Kuantum ağları ve daha karmaşık kuantum hesaplama cihazdan da faydalanabilir.
Bir foton tipik olarak güçlü bir lazer ışınıyla bir kristale geçirilerek bir renkten diğerine dönüştürülür; ancak bu yöntem genellikle etkisiz ve gürültülüdür. Daha etkili bir teknik, foton dalgasının salınımının hızlandırıldığı veya yavaşlatıldığı faz modülasyonudur. fotonun frekansı. Bununla birlikte, bir çip üzerine elektro-optik faz modülatörünün dahil edilmesinin zor olduğu kanıtlanmıştır.
İnce film lityum niyobat bu tür uygulamalar için uygun olabilir.
SEAS'ta Tiantsai Lin Elektrik Mühendisliği Profesörü ve çalışmanın kıdemli yazarı Marko Lončar şunları söyledi: "Çalışmamızda, cihazın performansını önemli ölçüde artıran, ince film lityum niyobat üzerinde yeni bir modülatör tasarımı benimsedik. Bu entegre modülatör, tek fotonlarda rekor düzeyde terahertz frekans kaymaları elde etti."
Ekip, zaman merceğiyle aynı modülatörü kullanarak, bir fotonun spektral şeklini şişmandan sıskaya değiştirdi.
Gazetenin ilk yazarı Di Zhu, şuraya, "Cihazımız geleneksel toplu cihazlara göre çok daha kompakt ve enerji açısından verimli. Daha gelişmiş kuantum ışık kontrolünü gerçekleştirmek için aynı çip üzerindeki çeşitli klasik ve kuantum cihazlarla entegre edilebilir."
Bilim adamları ayrıca cihazı, uygulamalar için kuantum yayıcıların frekansını ve bant genişliğini kontrol etmek için kullanmak istiyor. kuantum ağları.
Dergi Referans:
- Zhu, D., Chen, C., Yu, M. ve diğerleri. Entegre bir ince film lityum niyobat modülatörü kullanılarak klasik olmayan ışık darbelerinin spektral kontrolü. Işık Bilimi Uygulaması 11, 327 (2022). DOI: 10.1038/s41377-022-01029-7
