Recentemente, i ricercatori della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences hanno sviluppato
I fotoni ottici sono portatori ideali di quantiinformazione. Ma per funzionare in un computer o in una rete quantistica, devono avere lo stesso colore (o frequenza) e larghezza di banda. Cambiare la frequenza di un fotone richiede cambiare la sua energia, cosa piuttosto difficile per i chip fotonici integrati.
Conversione di un fotone da un colore a un altrodi solito viene effettuato inviando un fotone in un cristallo attraverso il quale risplende un potente laser, un processo che tende ad essere inefficiente e rumoroso. La modulazione di fase, in cui le oscillazioni di un'onda fotonica vengono accelerate o rallentate per modificare la frequenza del fotone, offre un metodo più efficiente, ma il dispositivo richiesto per tale processo, un modulatore di fase elettro-ottico, si è rivelato difficile da integrare su un chip.
Nell'ambito del nuovo studio, gli scienziati hanno creatodesign del modulatore basato su niobato di litio a film sottile. Ha migliorato significativamente le caratteristiche del dispositivo. Utilizzando un modulatore integrato, gli scienziati hanno ottenuto uno spostamento record della frequenza di terahertz di singoli fotoni.
Modifica del colore dei singoli fotoni utilizzando un modulatore di fase integrato. Credito: Loncar Lab/Harvard SEAS
Gli scienziati hanno utilizzato lo stesso modulatore come “lente del tempo”, una lente d’ingrandimento che piega la luce nel tempo anziché nello spazio. L'obiettivo è cambiare la forma spettrale del fotone.
“Il nostro dispositivo è molto più compattoe “più efficienti dal punto di vista energetico rispetto a quelli tradizionali”, spiegano gli autori dello sviluppo. “Può essere integrato con un’ampia gamma di dispositivi classici e quantistici su un singolo chip per realizzare un controllo della luce quantistica più complesso”.
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