Eine verbesserte Wellenlängenumwandlung ebnet den Weg für eine effizientere Quanteninformationsübertragung

Fortschritte in der Quanteninformationstechnologie ebnen den Weg für eine schnellere und effizientere Datenübertragung. Eine zentrale Herausforderung bestand darin, sicherzustellen, dass Qubits, die Grundeinheiten der Quanteninformation, zwischen verschiedenen Wellenlängen übertragen werden können, ohne ihre wesentlichen Eigenschaften wie Kohärenz und Verschränkung zu verlieren.

Als gemeldet In Fortgeschrittene PhotonikForscher der Shanghai Jiao Tong University (SJTU) haben kürzlich in diesem Bereich bedeutende Fortschritte gemacht, indem sie eine neuartige Methode zur breitbandigen Frequenzumwandlung entwickelt haben, ein entscheidender Schritt für zukünftige Quantennetzwerke.

Das SJTU-Team konzentrierte sich auf eine Technik mit X-geschnittenem Dünnfilm-Lithiumniobat (TFLN), einem Material, das für seine nichtlinearen optischen Eigenschaften bekannt ist. Sie erreichten eine breitbandige Erzeugung der zweiten Harmonischen – ein wichtiger Prozess zur Umwandlung von Licht von einer Wellenlänge in eine andere – mit einer bemerkenswerten Bandbreite von bis zu 13 Nanometern. Dies wurde durch einen Prozess namens Modenhybridisierung erreicht, der eine präzise Steuerung der Frequenzumwandlung in einem Mikro-Rennstreckenresonator ermöglicht.

Laut dem korrespondierenden Autor Professor Yuping Chen ist „ein effizienter nichtlinearer Prozess zweiter Ordnung mit weitreichend abstimmbarer Pumpbandbreite aufgrund der umfangreichen Anwendungen in Wellenlängenmultiplexnetzwerken, der Nichtlinearität ultrakurzer Impulse, der Quantenschlüsselverteilung usw. ein seit langem verfolgtes Ziel.“ Breitband-Einzelphotonenquellenerzeugung.

„Dank der großen Fortschritte in der Herstellungstechnologie auf der TFLN-Plattform wird diese Arbeit den Weg für eine nichtlineare Frequenzumwandlung im Chip-Maßstab zwischen den ultrakurzen optischen Impulsen und sogar den Quantenzuständen ebnen.“

Dieser Durchbruch könnte weitreichende Auswirkungen auf integrierte photonische Systeme haben. Durch die Möglichkeit einer abstimmbaren Frequenzumwandlung auf dem Chip öffnet es die Tür zu verbesserten Quantenlichtquellen, Multiplexing mit größerer Kapazität und einer effektiveren optischen Mehrkanal-Informationsverarbeitung. Während Forscher diese Technologien weiter erforschen, wächst das Potenzial für den Ausbau von Quanteninformationsnetzwerken und bringt uns der Verwirklichung ihrer vollen Fähigkeiten in verschiedenen Anwendungen näher.