통합 칩에서 양자 광의 색상 변경 장치는 양자 컴퓨팅 및 양자 네트워크를 발전시킬 수 있습니다. 

[아름이]

통합 칩에서 양자 광의 색상 변경
장치는 양자 컴퓨팅 및 양자 네트워크를 발전시킬 수 있습니다.
날짜:
2022년 12월 1일
원천:
Harvard John A. Paulson 공학 및 응용 과학 학교
요약:
최근 연구원들은 단일 광자의 주파수와 대역폭을 효율적으로 변경할 수 있는 통합 전기 광학 변조기를 개발했습니다. 이 장치는 고급 양자 컴퓨팅 및 양자 네트워크에 사용될 수 있습니다.

광학 광자는 양자 정보의 이상적인 운반체입니다. 그러나 양자 컴퓨터나 네트워크에서 함께 작동하려면 동일한 색상(또는 주파수)과 대역폭이 필요합니다. 광자의 주파수를 변경하려면 에너지를 변경해야 하는데, 이는 통합 광자 칩에서 특히 어렵습니다.

최근 Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences(SEAS)의 연구원들은 단일 광자의 주파수와 대역폭을 효율적으로 변경할 수 있는 통합 전기 광학 변조기를 개발했습니다. 이 장치는 고급 양자 컴퓨팅 및 양자 네트워크에 사용될 수 있습니다.

이 연구는 Light: Science & Applications 에 게재되었습니다 .

광자를 한 색상에서 다른 색상으로 변환하는 것은 일반적으로 광자를 결정으로 보내고 강한 레이저를 통과시켜 비효율적이고 시끄러운 프로세스로 수행됩니다. 광자 파동의 진동을 가속하거나 감속시켜 광자의 주파수를 변화시키는 위상 변조는 보다 효율적인 방법을 제공하지만, 이러한 프로세스에 필요한 장치인 전기 광학 위상 변조기는 칩에 통합하기 어려운 것으로 입증되었습니다.

박막 리튬 니오베이트(thin-film lithium niobate)와 같은 한 가지 재료가 이러한 응용 분야에 고유하게 적합할 수 있습니다.

SEAS의 Tiantsai Lin 전기 공학 교수이자 이 연구의 수석 저자인 Marko Lončar는 "우리 연구에서 우리는 장치 성능을 크게 향상시킨 박막 리튬 니오베이트에 대한 새로운 변조기 설계를 채택했습니다."라고 말했습니다. "이 통합 변조기로 우리는 기록적인 단일 광자의 테라헤르츠 주파수 편이를 달성했습니다."

팀은 또한 동일한 변조기를 "시간 렌즈"(공간 대신 ​​시간에 빛을 구부리는 돋보기)로 사용하여 광자의 스펙트럼 모양을 지방에서 마른 것으로 변경했습니다.

"우리 장치는 기존의 벌크 장치보다 훨씬 더 작고 에너지 효율적입니다."라고 논문의 첫 번째 저자인 Di Zhu는 말했습니다. "보다 정교한 양자 광 제어를 실현하기 위해 동일한 칩에서 광범위한 고전 및 양자 장치와 통합할 수 있습니다."

Di는 SEAS에서 박사후 연구원을 역임했으며 현재 싱가포르의 A*STAR(Agency for Science, Research and Technology)에서 연구 과학자로 일하고 있습니다.

다음으로 팀은 이 장치를 사용하여 양자 네트워크 응용 프로그램을 위한 양자 방출기의 주파수와 대역폭을 제어하는 ​​것을 목표로 합니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/