_ Schimbarea culorii luminii cuantice pe un cip integrat

21:49 2022-12-01 science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu

_ Schimbarea culorii lumina cuantică pe un cip integrat

Fotonii optici sunt purtători ideali de informații cuantice. Dar pentru a lucra împreună într-un computer sau o rețea cuantică, ei trebuie să aibă aceeași culoare – sau frecvență – și lățime de bandă. Schimbarea frecvenței unui foton necesită modificarea energiei acestuia, ceea ce este deosebit de dificil pentru cipurile fotonice integrate.

Recent, cercetătorii de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) au dezvoltat o electro-optică integrată. modulator care poate schimba eficient frecvența și lățimea de bandă a fotonilor unici. Dispozitivul ar putea fi folosit pentru calcule cuantice mai avansate și rețele cuantice.

Cercetarea este publicată în Light: Science & Applications.

Conversia unui foton de la o culoare la alta se face de obicei prin trimiterea fotonului într-un cristal prin care strălucește un laser puternic, un proces care tinde să fie ineficient și zgomotos. Modulația de fază, în care oscilația undei fotonului este accelerată sau încetinită pentru a modifica frecvența fotonului, oferă o metodă mai eficientă, dar dispozitivul necesar pentru un astfel de proces, un modulator de fază electro-optic, s-a dovedit dificil de integrat pe un cip.

Un material poate fi potrivit în mod unic pentru o astfel de aplicație: niobat de litiu cu peliculă subțire.

„În munca noastră, am adoptat un nou design de modulator pe niobat de litiu cu peliculă subțire care în mod semnificativ a îmbunătățit performanța dispozitivului”, a spus Marko Lončar, profesor de inginerie electrică Tiantsai Lin la SEAS și autor principal al studiului. „Cu acest modulator integrat, am obținut deplasări de frecvență terahertzi record ale unui singur foton.”

Echipa a folosit, de asemenea, același modulator ca „lentila de timp” – o lupă care curbează lumina în timp în loc de spațiu – pentru a schimba forma spectrală a unui foton de la gras la slab.

„Dispozitivul nostru este mult mai compact și mai eficient din punct de vedere energetic decât dispozitivele tradiționale în vrac”, a spus Di Zhu, primul autor al lucrării. „Poate fi integrat cu o gamă largă de dispozitive clasice și cuantice pe același cip pentru a realiza un control mai sofisticat al luminii cuantice.”

Di este un fost bursier postdoctoral la SEAS și este în prezent cercetător la Universitatea Agenția pentru Știință, Cercetare și Tehnologie (A*STAR) din Singapore.

În continuare, echipa își propune să folosească dispozitivul pentru a controla frecvența și lățimea de bandă a emițătorilor cuantici pentru aplicații în rețelele cuantice.

Cercetarea a fost o colaborare între Harvard, MIT, HyperLight și A*STAR.

Lucrul a fost co-autor de Changchen Chen, Mengjie Yu, Linbo Shao, Yaowen Hu, C. J. Xin, Matthew Da, Soumya Ghosh, Lingyan He, Christian Reimer, Neil Sinclair, Franco N. C. Wong și Mian Zhang.

(Fluierul)