Ученые добились изменения цвета одиночных фотонов, используя встроенный фазовый модулятор. Они создали конструкцию на тонкопленочном ниобате лития. Результаты исследования опубликованы в журнале Light: Science & Applications.
Недавно исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона разработали интегрированный электрооптический модулятор. Он эффективно меняет частоту и полосу пропускания одиночных фотонов. Устройство пригодится для продвинутых квантовых вычислений и сетей.
Оптические фотоны — идеальные носители квантовой информации. Но для работы в квантовом компьютере или сети они должны иметь одинаковый цвет (или частоту) и пропускную способность. Изменение частоты фотона требует изменения его энергии, что довольно сложно для интегрированных фотонных чипов.
Преобразование фотона из одного цвета в другой обычно осуществляется путем отправки фотона в кристалл, сквозь который светит мощный лазер, — процесс, который имеет тенденцию быть неэффективным и шумным. Фазовая модуляция, при которой колебания фотонной волны ускоряются или замедляются для изменения частоты фотона, предлагает более эффективный метод, но устройство, необходимое для такого процесса, электрооптический фазовый модулятор, оказалось трудно интегрировать в чип.
В рамках нового исследования ученые создали конструкцию модулятора на тонкопленочном ниобате лития. Она в разы улучшила характеристики устройства. Используя встроенный модулятор ученые достигли рекордно высокого терагерцового смещения частоты одиночных фотонов.
Изменение цвета одиночных фотонов с помощью встроенного фазового модулятора. Предоставлено: Лаборатория Лонкара/Гарвардский университет SEAS
Ученые использовали тот же модулятор в качестве «линзы времени» — увеличительного стекла , которое искривляет свет во времени, а не в пространстве. Цель — изменить спектральную форму фотона.
«Наше устройство намного компактнее и энергоэффективнее, чем традиционные, — объясняют авторы разработки. — Его можно интегрировать с широким спектром классических и квантовых устройств на одном чипе, чтобы реализовать более сложное квантовое управление светом».
Источник: hightech.fm
