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如何改变集成芯片上的单光子频率？

2023-06-08 00:08:00

光子作为一种常见的量子信息载体，在量子科学和技术中起着主导作用。与电信号相比，光的一个独特优势是它具有很大的带宽。最近，哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院（SEAS）研究人员开发了一种集成的电光调节器，可以有效地改变单个光子的数量和带宽。

光子作为一种常见的量子信息载体，在量子科学和技术中起着主导作用。与电信号相比，光的一个独特优势是它具有很大的带宽。改变光子的次数必须改变其动能，这在A3958SLB集成光子芯片上很有趣。

最近，哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院（SEAS）研究人员开发了一种集成的电光调节器，可以有效地改变单个光子的数量和带宽。该设备适用于更先进的量子计算和量子网络。这项研究发表在《光：科学与应用》上（Light： Science & Applications）上。

将光子从一种颜色转换为另一种颜色通常可以通过将光子发送到具有强激光照射的晶体来实现。这个过程通常是低效和嘈杂的。相位调制提供了一种更有效的方法，即加速或减缓光子波的振动以改变光子的数量。然而，该过程所需的设备电光相调制器已被证明不能集成到芯片中。

一种新型光学材料可能非常适合这种应用：薄膜铌酸锂。

SEAS电气工程TiantsaiLin这次探索的资深作者教授MarkoLonar说：“在我们的工作中，我们在薄膜铌酸锂上使用了一种新的调制器设计，该设备的特性得到了显著改善。有了这种集成调制器，我们完成了太赫兹频率移动，单光子打破了记录。”

该团队还使用了同一个调制器，利用时间透镜的原理，可以在时间而不是空间中弯曲光源，从而减光子带宽。

论文的第一作者DiZhu说：“与传统散装设备相比，我们的设备更加紧凑，更加节能。为了实现更复杂的量子光控制，它可以与同一芯片上的各种传统和量子器件集成。

接下来，团队的目标是进一步探索频域量子信息处理，并探索其在量子计算和量子网络中的相关应用。