改变集成芯片上单光子频率

光子作为一种常见的量子信息载体，在量子科学和技术中起到了关键作用。相较于电信号，光的一个特殊优势在于它有极大的带宽。改变光子的频率需要改变其能量，这在集成光子芯片上具有挑战性。

最近，哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院（SEAS）的研究人员开发了一种集成电光调制器，可以有效地改变单光子的频率和带宽。该设备可用于更先进的量子计算和量子网络。该研究成果发表在《光：科学与应用》（Light: Science & Applications）上。

使用集成电光调制器改变单光子颜色

将光子从一种颜色转换为另一种颜色，通常是通过将光子发送到具有强激光照射的晶体中来完成的，这个过程往往是低效和嘈杂的。相位调制，其中光子波的振荡被加速或减慢以改变光子的频率，提供了一种更有效的方法，但这种过程所需的设备，电光相位调制器，已被证明难以集成到芯片上。

一种新型光学材料可能特别适合这样的应用：薄膜铌酸锂。

SEAS电气工程Tiantsai Lin教授，该研究的资深作者Marko Lonar说：“在我们的工作中，我们在薄膜铌酸锂上采用了一种新的调制器设计，器件性能显著提高，有了这个集成调制器，我们实现了单光子创纪录的太赫兹频移。”

该团队还使用同一个调制器，利用时间透镜的原理，可以在时间而不是空间中弯曲光线，将单光子带宽压缩。

该论文的第一作者Di Zhu说：“我们的设备比传统的散装设备更紧凑、更节能。它可以在同一芯片上与各种经典和量子器件集成，以实现更复杂的量子光控制。

接下来，该团队的目标是进一步开展频域量子信息处理的研究，并且探索它们在量子计算和量子网络的相关应用。

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