Niedawny przełom w konwersji częstotliwości umożliwił osiągnięcie znacznej szerokości pasma, otwierając nowe możliwości bardziej wydajnego przesyłania informacji kwantowych i zaawansowanych zintegrowanych systemów fotonicznych.
Postępy w technologii informacji kwantowej umożliwiają szybszy i wydajniejszy transfer danych. Jednak głównym wyzwaniem jest przesyłanie kubitów – podstawowych jednostek informacji kwantowej – na różnych długościach fal, przy jednoczesnym zachowaniu ich kluczowych właściwości, takich jak spójność i splątanie.
Jak podano w Zaawansowana fotonikanaukowcy z Uniwersytetu Jiao Tong w Szanghaju (SJTU) poczynili ostatnio znaczące postępy w tej dziedzinie, opracowując nowatorską metodę szerokopasmowej konwersji częstotliwości, co stanowi kluczowy krok dla przyszłych sieci kwantowych.
Zespół SJTU skupił się na technice wykorzystującej cienkowarstwowy niobian litu (TFLN) cięty metodą X, materiał znany z nieliniowych właściwości optycznych. Udało im się uzyskać szerokopasmową generację drugiej harmonicznej – ważny proces konwersji światła z jednej długości fali na drugą – o niezwykłej szerokości pasma sięgającej 13 nanometrów.
Osiągnięto to poprzez proces zwany hybrydyzacją modową, który pozwala na precyzyjną kontrolę konwersji częstotliwości w rezonatorze mikrotorowym.
Szerokie zastosowania technologii
Według autora korespondenta, profesora Yupinga Chena, „Wydajny proces nieliniowy drugiego rzędu z szeroko przestrajalną szerokością pasma pompy był od dawna celem ze względu na szerokie zastosowania w sieciach z multipleksowaniem z podziałem długości fali, nieliniowość ultrakrótkich impulsów, dystrybucję klucza kwantowego i generowanie szerokopasmowego źródła pojedynczego fotonu.”
Dodaje: „Dzięki ogromnemu postępowi w technologii wytwarzania na platformie TFLN prace te utorują drogę do nieliniowej konwersji częstotliwości w skali chipa między ultrakrótkimi impulsami optycznymi, a nawet stanami kwantowymi”.
Ten przełom może mieć daleko idące konsekwencje dla zintegrowanych systemów fotonicznych. Umożliwiając przestrajalną konwersję częstotliwości na chipie, otwiera drzwi do ulepszonych kwantowych źródeł światła, multipleksowania o większej wydajności i bardziej efektywnego wielokanałowego przetwarzania informacji optycznych. W miarę dalszego odkrywania tych technologii przez badaczy rośnie potencjał rozbudowy kwantowych sieci informacyjnych, co przybliża nas do wykorzystania ich pełnych możliwości w różnych zastosowaniach.
Odniesienie: „Nieliniowe zwiększenie przepustowości w skali chipa poprzez hybrydyzację trybu dwójłomności” autorstwa Tingge Yuan, Jiangwei Wu, Xueyi Wang, Chengyu Chen, Hao Li, Bo Wang, Yuping Chen i Xianfeng Chen, 18 września 2024 r., Zaawansowana fotonika.
DOI: 10.1117/1.AP.6.5.056012
