Kvanttivalon värin muuttaminen sirulla

13.12.2022

Harvard-SEAS-kvanttivalon-varin-vaihto-250-t.jpgOptiset fotonit ovat ihanteellisia kvantti-informaation kantajia. Mutta toimiakseen kvanttitietokoneessa tai -verkossa niillä on oltava sama taajuus ja kaistanleveys.

Fotonin taajuuden muuttaminen vaatii sen energian muuttamista, mikä on erityisen haastavaa integroiduilla fotonisiruilla.

Äskettäin Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) -tutkijat kehittivät integroidun sähköoptisen modulaattorin, joka voi tehokkaasti muuttaa yksittäisten fotonien taajuutta ja kaistanleveyttä.

Vaihemodulaatio, jossa fotoniaallon värähtelyä kiihdytetään tai hidastetaan fotonin taajuuden muuttamiseksi, tarjoaa tehokkaamman menetelmän, mutta tällaiseen prosessiin tarvittava laite, sähköoptinen vaihemodulaattori, on osoittautunut vaikeaksi integroida sirulle.

Yksi materiaali joka voi sopia ainutlaatuisesti sellaiseen käyttötarkoitukseen, on ohutkalvoinen litiumniobaatti.

"Otimme työssämme käyttöön uuden modulaattorisuunnittelun ohutkalvoiseen litiumniobaattiin, mikä paransi merkittävästi laitteen suorituskykyä", sanoi Marko Lončar, SEASin sähkötekniikan professori Tantsai Lin ja tutkimuksen vanhempi kirjoittaja.

"Tällä integroidulla modulaattorilla saavutimme yksittäisten fotonien ennätyskorkeat terahertsin taajuussiirrot."

Tiimi käytti samaa modulaattoria myös "aikalinssinä" - suurennuslasia, joka taivuttaa valoa ajassa tilan sijaan - muuttaakseen fotonin spektrimuodon rasvaisesta laihaksi.

"Laitteemme on paljon kompaktimpi ja energiatehokkaampi kuin perinteiset bulkkilaitteet", sanoi Di Zhu, paperin ensimmäinen kirjoittaja. "Se voidaan integroida useisiin klassisiin ja kvanttilaitteisiin samassa sirussa, jotta kvanttivalon ohjaus voidaan toteuttaa entistä kehittyneempänä."

Seuraavaksi tiimi pyrkii ohjaamaan laitetta kvanttilähettimien taajuudella ja kaistanleveydellä kvanttiverkkojen sovelluksissa.

Aiheesta aiemmin:

Lomittuvatko solitonit?

Kvanttivaloa ja kvanttipisteitä

Valolla kohti huonelämpöistä kvanttitietokonetta

23.05.2025Nanoteknistä lämpösähköä kiinteän olomuodon jäähdytyksen
22.05.2025Maailman ohuin puolijohdeliitos kvanttimateriaalin sisällä
22.05.2025Perovskiittisten aurinkokennojen tehokkuuden parantaminen
21.05.2025Kohti petahertsistä fototransistoria
21.05.2025Savesta ympäristöystävällisiä kvanttiteknologioita
21.05.2025Alumiinikompleksit kiinteän olomuodon valonsäteilijöiksi
20.05.2025Uusi idea lämpötilansäädössä: Adaptiivinen optoelektroniikka
20.05.2025Epäorgaaniset sähköoptiset materiaalit
20.05.2025Suprajohtavat diodit ovat tulevaisuus
19.05.2025Piensatelliittien tiedonsiirto tehokkaammaksi

Siirry arkistoon »