Новости космоса и технологий. » Физика » Сжатый свет: разработка интегрированного нанофотонного устройства для генерации сжатого света

Сжатый свет: разработка интегрированного нанофотонного устройства для генерации сжатого света

Опубликовал: Admin, 6-10-2020, 01:01, Физика, 68, 0

Сжатый свет: разработка интегрированного нанофотонного устройства для генерации сжатого света

Ученые могут генерировать сжатый свет за счет сильно управляемого спонтанного четырехволнового смешения ниже порогового значения в нитриде кремния Микрокольцевые резонаторы . Генерируемый свет можно охарактеризовать с помощью Обнаружение гомодина (для извлечения информации с фазовой или частотной кодировкой) и посредством прямых измерений статистики фотонов. В новом отчете опубликовано Успехи науки , В. Вайдья и группа ученых из Канады и США измерили квадратурный вакуум и разность чисел фотонов, генерируемых в интегрированном нанофотонном устройстве. Результаты повлияют на приложения в квантовой технологии.

Понятие отжатое свет актуален в квантовой оптической обработке, где связанные архитектуры непрерывной переменной фотоники требуют высококачественных, масштабируемых устройств для генерации сжатого света для многих фундаментальных фотонных квантовая обработка информации Приложения. Примеры включают квантовые вычисления с непрерывной переменной (CV) и Выборка гауссовых бозонов , что является многообещающим путем для достижения квантового преимущества, близкого к тепловому, и для реализации ряда интересных концепций, включая молекулярный вибронный спектр симуляции, изоморфизм графов , идеальное совпадение и подобие графика .

Сжатый свет для квантовой оптической обработки

Большинство этих квантовых приложений требуют масштабируемого источника сжатого света для реализации и улучшения оптического восприятия вблизи квантового предела . Интегрированная фотоника - это естественная платформа для изучения этих масштабируемых сжатых источников света, в которых стабильность и высокая производительность обеспечивают современные литографические (узорчатые) методы представляют многообещающие пути для масштабной реализации полезных квантовых технологий. Однако прогресс на сегодняшний день на интегрированном чипе сжатие ограничено. Таким образом, в настоящем исследовании Vaidya et al. использовал спонтанное четырехволновое смешение (SWFM) в микрокольцевых резонаторах из нитрида кремния, чтобы обеспечить легкодоступную и отработанную технологию на промышленных производственных платформах.

Сам экспериментальный прибор имел простые габариты, где и квадратура, и фотон Сжатие разности чисел может быть создано в микрокольцевых резонаторах из нитрида кремния (Si 3 N 4 ), точечно связанных с канальные волноводы . В состав установки также входили микронагреватели, наложенные на резонансную настройку длины волны и стабилизацию. Ученые использовали промышленный литейный завод для изготовления, где волновод содержал нитрид кремния, полностью покрытый диоксидом кремния (SiO 2 ). Команда использовала SWFM для генерации сжатия и формирования пары сигнальных и холостых фотонов. Экспериментальная установка позволяла получить значительное квадратурное сжатие при умеренных уровнях входной мощности. Команда измерила квадратурную статистику и статистику числа фотонов с устройства и сравнила результаты с теоретические предсказания .

Квадратурное сжатие - эксперимент

Команда охарактеризовала квантовое состояние выхода резонатора как двухмодовое состояние сжатого вакуума, подверженное потерям, где потери возникли из-за несовершенной эффективности выхода резонатора и потерь на выходе в точке соединения чипа. Ученые поняли это состояние как продукт двух одномодовых сжатых состояний: каждое из них имеет частотную поддержку как в сигнальном, так и в холостом резонансах. Вайдья и др. измерил квадратурные дисперсии интересующих мод с помощью Обнаружение сбалансированного гомодина , метод, позволяющий извлекать информацию, закодированную как фаза или частота колебательного сигнала.






Во время эксперимента команда подключила к чипу непрерывный волновой насос для извлечения света через краевые ответвители с низкими потерями. Насос возбудил один резонанс микрокольца в микросхеме, чтобы генерировать свет через несколько пар сигнала и холостого хода. Команда выбрала одну такую ​​пару режимов сигнала и холостого хода с внешними фильтрами длины волны для анализа. Затем они создали бихроматический гетеродин и объединили его с сигнальным и холостым светом на настраиваемом волоконном светоделителе. Основываясь на результатах, ученые оценили сжатие около 4 дБ, которое будет доступно на выходе мониторинга на кристалле, и получили широкополосное сжатие, ограниченное шириной резонансной линии. Однако, помимо потерь и ограничения мощности накачки, наличие шума также ограничивало сжатие света. Поэтому, чтобы избежать искажения сжатия света в устройствах, команда оценила наличие избыточного шума в системе в пределах диапазона сжатия и предложила дальнейшие шаги по оптимизации, чтобы повысить точность и лучше оценить эффект.

Корреляции числа фотонов

Хотя гомодинные измерения точно оценили квадратурное сжатие, команда также проверила совместимость сжатого источника света со счетом фотонов. Ученые выполнили числовое детектирование на выходе устройства, для этого эксперимента они использовали микрокольцевый резонатор с более широким поперечным сечением. Вайдья и др. затем разделили сигнал и холостой сигнал, сгенерированные в установке, и отфильтровали их с помощью компонентов мультиплексирования с разделением по длине волны. Затем они соединили выход со сверхпроводником Датчики края перехода с разрешением по количеству фотонов (TES) для обеспечения разрешения по количеству фотонов примерно до 10 фотонов на канал. Ученые зафиксировали примечательную особенность работы, в которой они обнаружили высокую частоту коррелированных многофотонных событий. Результаты показали, что генерация «многофотонных состояний» в нанофотонной платформе происходит с гораздо большей скоростью, чтобы стимулировать разработку приложений, требующих сжатых источников света.

Таким образом, В. Д. Вайдья и его коллеги сгенерировали почти единичные временные сжатые состояния без специальных инженерных эффектов из-за резонансной природы установки. Потери были основным ограничивающим фактором характеристик, которые можно улучшить, чтобы получить более высокие показатели качества резонатора для лучшего эффекта сжатия света. Команда предлагает улучшить отношение сигнал /шум для повышения эффективности генерации за счет уменьшения количества энергии, необходимой для работы на желаемом уровне сжатия. Это также уменьшит количество фотонов, генерируемых спонтанным Рамановское рассеяние в компонентах волокна, составляющих устройство. При подавлении шума необходимо соблюдать осторожность, чтобы не допустить подавления экспериментальной схемы. Команда, естественно, определит следующие этапы разработки сжатых источников света, интегрированных в микросхему.


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии