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我国科学家研制出国际首个集成化多通道量子频率转换芯片
日期:2020年10月14日 15:47     

  多通道量子频率转换芯片在量子信息技术领域,尤其是单光子成像与远距离量子存储器方面具有十分重要的作用。在国家科技计划的支持下,济南量子技术研究院与中国科学技术大学研究人员合作,成功研制出了国际首个集成化的多通道量子频率转换芯片。该芯片由34通道波导及34通道的光纤阵列进行双端耦合封装而成,用于1550 nm波段单光子信号和1950 nm波段泵浦光进行非线性和频。该芯片基于逆向质子交换的周期性极化铌酸锂波导(PPLN),实现了多通道光子非线性频率转换,且频率转换过程中保持光子的量子特性不变。实验表明,该芯片各通道的1550 nm信号光平均转化效率为60%,可媲美于商用单通道PPLN波导芯片。同时,该研究团队利用该芯片研制出了阵列式上转换单光子探测器,达到了各通道平均探测效率23.2%、平均暗计数557 cps,及相邻通道间隔离度大于71 dB的指标。
  该量子频率转换芯片的研发成功实现了多通道的差频转换,对远距离多模量子存储技术的发展起到重要的推动作用。研制的阵列式探测器在高速量子密钥分发、深空激光通信、单光子成像及激光雷达等领域具有广泛的应用前景。


图解:(a) 耦合封装后的34通道PPLN波导;(b) 多通道PPLN波导微观图及单根波导结构图;
(c) 放大200倍后的多通道PPLN波导微观图

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