新型的糾纏光子源具有快速、高效的特點
2020-12-21 09:42 來源： 互聯網
然而，光子的高速傳輸和高速通信系統是我們徹底改變糾纏源、高速通信等生活方方面面的前提。現在，史蒂文斯理工學院的研究人員已經實現了這一點。根據該校18日的最新報告，研究人員不僅創造了基于芯片的光子源，其效率比以前提高了100倍，這使得大規模量子器件的集成指日可待。研究結果發表在第17期《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。
物理學副教授、量子科學與工程中心主任黃玉平說：“這是量子通信的一個巨大里程碑。”
為了產生一對光子，研究人員在精心雕刻的納米級微腔中捕捉光。當光在腔中循環時，它的光子共振并分裂成糾纏對。但這里有一個陷阱，也就是說，這樣的系統效率極低，需要一束包含數億光子的入射光，使一對糾纏光子勉強從另一端通過。現在，研究人員已經開發出新的基于芯片的光子源，其效率是以往任何設備的100倍，并且可以從微瓦激光束每秒產生數以千萬計的糾纏光子對。
其基本原理是，在前人研究的基礎上，研究人員在鈮酸鋰晶體片上刻出了極為優質的微腔。滾道形狀的腔反射光子，但能量損失很小，因此光可以循環更長的時間，并以更高的效率相互作用。通過微調溫度和其他附加因素，研究小組創造了前所未有的明亮糾纏光子對源。實際上，這使得在給定的入射光下產生更多的光子對，這大大減少了為量子模塊供電所需的能量。
目前，該團隊一直在研究進一步改進其技術的方法，并希望能很快達到一個可以將單個入射光子轉化為一對糾纏輸出光子的系統，沿途幾乎不會浪費能源。
由于這項技術已經可以基于芯片，研究人員說他們已經準備好通過集成其他無源或有源光學器件來擴大規模。
“最終目標是使量子設備高效、廉價地運行，以便能集成到主流電子設備中。”“我們希望將量子技術帶出實驗室，有朝一日，孩子們可以把量子筆記本電腦放在背包里，”黃解釋說
責任編輯：無量渡口
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