新型的纠缠光子源具有快速、高效的特点

2020-12-21 09:42   来源: 互联网    阅读次数:3907

然而,光子的高速传输和高速通信系统是我们彻底改变纠缠源、高速通信等生活方方面面的前提。现在,史蒂文斯理工学院的研究人员已经实现了这一点。根据该校18日的最新报告,研究人员不仅创造了基于芯片的光子源,其效率比以前提高了100倍,这使得大规模量子器件的集成指日可待。研究结果发表在第17期《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。


物理学副教授、量子科学与工程中心主任黄玉平说:“这是量子通信的一个巨大里程碑。”


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为了产生一对光子,研究人员在精心雕刻的纳米级微腔中捕捉光。当光在腔中循环时,它的光子共振并分裂成纠缠对。但这里有一个陷阱,也就是说,这样的系统效率极低,需要一束包含数亿光子的入射光,使一对纠缠光子勉强从另一端通过。现在,研究人员已经开发出新的基于芯片的光子源,其效率是以往任何设备的100倍,并且可以从微瓦激光束每秒产生数以千万计的纠缠光子对。


其基本原理是,在前人研究的基础上,研究人员在铌酸锂晶体片上刻出了极为优质的微腔。滚道形状的腔反射光子,但能量损失很小,因此光可以循环更长的时间,并以更高的效率相互作用。通过微调温度和其他附加因素,研究小组创造了前所未有的明亮纠缠光子对源。实际上,这使得在给定的入射光下产生更多的光子对,这大大减少了为量子模块供电所需的能量。


目前,该团队一直在研究进一步改进其技术的方法,并希望能很快达到一个可以将单个入射光子转化为一对纠缠输出光子的系统,沿途几乎不会浪费能源。


由于这项技术已经可以基于芯片,研究人员说他们已经准备好通过集成其他无源或有源光学器件来扩大规模。


“最终目标是使量子设备高效、廉价地运行,以便能集成到主流电子设备中。”“我们希望将量子技术带出实验室,有朝一日,孩子们可以把量子笔记本电脑放在背包里,”黄解释说

责任编辑:无量渡口
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