Strona główna nauka/tech Nowa metoda rewolucjonizuje kwantowy transfer informacji na różnych długościach fal

Nowa metoda rewolucjonizuje kwantowy transfer informacji na różnych długościach fal

14
0


Ilustracja sztuki informacji o energii fizyki kwantowej
Naukowcy z SJTU opracowali nowatorską metodę szerokopasmowej konwersji częstotliwości, usprawniającą przesyłanie danych i sieci kwantowe poprzez ulepszone przetwarzanie optyczne. Źródło: SciTechDaily.com

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.

Ulepszona konwersja długości fali w celu rozwoju kwantowych sieci informacyjnych
(a) Schemat dwójłomnego rezonatora toru wyścigowego na TFLN z przecięciem X, gdzie światło w paśmie SH ulega hybrydyzacji modowej w falowodzie półkolowym. (b) Zasada SQPM. Wstawka: różna intensywność SQPM SHG z okresowo odwracanym efektywnym współczynnikiem nieliniowym (m=5) oraz porównanie procesów SHG w warunkach doskonałego dopasowania fazowego (PPM), QPM, SQPM i niedopasowania fazowego (PMM). (c) Efektywne współczynniki załamania trybu hybrydowego w paśmie SH i modu TE0 w paśmie FW w falowodzie półokrągłym oraz dyspersja niedopasowania wektorowego między nimi. (d) Średnia dyspersja niedopasowania wektorów w funkcji różnych długości fal FW, która jest dodatnia w falowodzie prostym i ujemna w falowodzie półkolowym. Źródło: T. Yuan, J. Wu i in., doi 10.1117/1.AP.6.5.056012

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.”

Geometria strukturalna zaprojektowana z wykorzystaniem dyspersji umożliwia wygładzenie grupowego niedopasowania prędkości oddziałujących świateł do zera w celu uzyskania szerokiego zakresu konwersji częstotliwości
Geometria strukturalna zaprojektowana pod kątem dyspersji umożliwia wygładzenie niedopasowania prędkości grupy oddziałujących ze sobą świateł do zera, co umożliwia konwersję częstotliwości w szerokim zakresie. Źródło: T. Yuan, J. Wu i in., doi 10.1117/1.AP.6.5.056012

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



Link źródłowy