近日，濟南量子技術研究院與中國科學技術大學合作，成功研制出國際首個集成化的多通道量子頻率轉換芯片。該芯片基于逆向質(zhì)子交換的周期性極化鈮酸鋰波導(PPLN)，實現(xiàn)了多通道光子非線性頻率轉換，且頻率轉換過程中保持光子的量子特性不變。該成果由量子探測與波導器件實驗室張強教授、謝秀平高工、鄭名揚副研究員等人合作完成，論文發(fā)表在國際知名學術期刊《Physical Review Applied》上。
近年來，在量子信息技術領域，尤其是單光子成像與遠距離量子存儲器方面，亟需多通道量子頻率轉換芯片。為滿足研究與應用的需要，濟南量子技術研究院開創(chuàng)性的研制了多通道量子頻率轉換芯片。該芯片由34通道波導及34通道的光纖陣列進行雙端耦合封裝而成，芯片設計用于1550nm波段單光子信號和1950nm波段泵浦光進行非線性和頻。實驗表明，各通道的1550nm信號光平均轉化效率為60%，可媲美于商用單通道PPLN波導芯片。同時，研究團隊利用該芯片研制了陣列式上轉換單光子探測器，達到了各通道平均探測效率23.2%、平均暗計數(shù)557cps，及相鄰通道間隔離度大于71dB的指標。該陣列式探測器在高速量子密鑰分發(fā)、深空激光通信、單光子成像及激光雷達等領域具有廣泛的應用前景。
此外，研究人員利用該量子頻率轉換芯片成功實現(xiàn)了多通道的差頻轉換實驗，實驗表明該集成化芯片將對遠距離多模量子存儲技術的發(fā)展起到重要的推動作用。
該工作得到了國家重點研發(fā)計劃(2018YFB0504300,2017YFA0303902,2017YFA0304000)、山東省泰山學者工程、山東省重點研發(fā)計劃項目(2019JZZY010205)、山東省自然科學基金項目(ZR2019LLZ003)、濟南高新區(qū)管委會的資助的資助。 |
