Wissenschaftlern gelang es, die Farbe von Quantenlicht und die Form eines Photons zu ändern

Kürzlich haben Forscher der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences entwickelt

integrierter elektrooptischer Modulator. Es verändert effektiv die Frequenz und Bandbreite einzelner Photonen. Das Gerät wird für fortgeschrittene Quantencomputer und Netzwerke nützlich sein.

Optische Photonen sind ideale QuantenträgerInformation. Um jedoch in einem Quantencomputer oder -netzwerk zu funktionieren, müssen sie die gleiche Farbe (oder Frequenz) und Bandbreite haben. Die Änderung der Frequenz eines Photons erfordert eine Änderung seiner Energie, was für integrierte photonische Chips ziemlich schwierig ist.

Ein Photon von einer Farbe in eine andere umwandelnNormalerweise geschieht dies, indem ein Photon in einen Kristall geschickt wird, durch den ein leistungsstarker Laser scheint, ein Prozess, der tendenziell ineffizient und laut ist. Phasenmodulation, bei der die Schwingungen einer Photonenwelle beschleunigt oder verlangsamt werden, um die Frequenz des Photons zu ändern, bietet eine effizientere Methode, aber das für einen solchen Prozess erforderliche Gerät, ein elektrooptischer Phasenmodulator, hat sich als schwierig erwiesen zur Integration auf einem Chip.

Im Rahmen der neuen Studie erstellten WissenschaftlerModulatordesign basierend auf Dünnschicht-Lithiumniobat. Es hat die Eigenschaften des Geräts deutlich verbessert. Mithilfe eines eingebauten Modulators erreichten Wissenschaftler eine rekordhohe Terahertz-Frequenzverschiebung einzelner Photonen.

Ändern der Farbe einzelner Photonen mithilfe eines eingebauten Phasenmodulators. Bildnachweis: Loncar Lab/Harvard SEAS

Wissenschaftler verwendeten denselben Modulator als „Zeitlinse“ – eine Lupe, die Licht eher in der Zeit als im Raum beugt. Ziel ist es, die Spektralform des Photons zu verändern.

„Unser Gerät ist viel kompakterund „energieeffizienter als herkömmliche“, erklären die Autoren der Entwicklung. „Es kann mit einer Vielzahl klassischer und Quantengeräte auf einem einzigen Chip integriert werden, um eine komplexere Quantenlichtsteuerung zu realisieren.“

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