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文摘:
研究人员已经展示了一种新的波长可调谐的硅光子对源,它集成了一个泵浦抑制滤vwin徳赢官网波器在单个CMOS芯片中。该新器件是向在同一CMOS芯片上集成有源光子器件和反馈控制电路的纠缠光子源迈出的重要一步。

在单CMOS芯片上制作带泵浦抑制滤波器的光子对源:新型集成源为基于芯片的量子光子系统提供了关键组件

华盛顿,DC |发布于2021年10月15日

美国波士顿大学研究生Josep M. Fargas Cabanillas;美国加州大学伯克利分校的Danielius Kramnik;和美国西北大学的Anirudh Ramesh共同领导了三所大学的合作,导致了这项工作,这项工作将在2021年10月31日至11月4日的光学+激光科学前沿会议(FiO LS)全虚拟会议上发表。

Cabanillas的演讲预定在11月2日星期二美国东部时间08:00 (UTC 04:00)。

�芯片上的一个可调谐的、独立的量子光子态源允许这些源在光子集成电路中排列,从而使新型微光传感器和成像设备成为可能,甚至可能在移动设备上,卡巴尼拉丝说,还有新的量子光网络的组件,这可能是我们社会即将到来的信息基础设施类型。

使用量子技术进行网络或信息处理需要一个不可区分的相关光子对的来源。然而,当自发四波混合被用来产生这些光子对时,将单个光子从强泵浦vwin徳赢官网场中分离出来是非常具有挑战性的。

在之前的工作中,研究人员通过在单个芯片上集成一个自发四波混合腔和泵浦抑制滤波器来解决这一挑战,而没有外部泵浦滤波。vwin徳赢官网一个明亮的经典光源会在芯片上产生微小的量子态,但随后会使电路的其余部分完全看不到后者。我们的综合过滤器在干草堆中找到那些针!卡巴尼拉丝补充说,它把大部分原始量子态带到电路中一个安静的部分,同时使明亮的经典母源变暗100亿倍。然而,由于这种设计是被动的,源的多个副本不能调到相同的波长,这在一些量子应用中是必要的。vwin徳赢官网

在新的工作中,研究人员改进了他们之前的设计,创造了一个基于微环的源和基于热可调谐环的集成泵抑制滤波器。新的设计不仅将器件占地面积减少了一半,而且还将在CMOS光电子平台上实现和控制多个相同源之间的量子干涉。该光源可以使用标准的CMOS制造技术制造,该技术还可以支持数以百万计的晶体管运行的数百个电子控制光子器件。

可扩展性是有用的量子系统的关键要求,也是该领域的一个挑战。领导集成电子电路设计工作的克拉姆尼克说,CMOS电子光子集成电路是一项很有前途的技术。对此,负责描述工作的Ramesh补充道,尽管目前演示的性能有局限性,但在CMOS中可以快速迭代和改进,就像我们之前在这些平台上开发的经典光通信技术一样。所以它将会带来量子电子-光子源。但这需要团队的努力——真正的量子叠加!�

新器件的测试显示,在输入光纤的-13 dBm功率下,最大符合与意外率(CAR)为9.1,在输入光纤的0 dBm功率下,最大符合率为每秒21次。由于输入/输出光纤孔径与光栅耦合器光斑大小不匹配而产生的插入损耗限制了CAR和重合率。研究人员预计,使用与光栅耦合器孔径匹配的光纤将显著提高器件性能。

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视对
光学前沿(FiO), Optica(前身为OSA)的年度会议与美国物理学会激光科学部(APS-DLS)的年度会议激光科学(Laser Science)一起举行。这两个会议联合了Optica和APS社区的质量,尖端的演讲,需求邀请的演讲者和各种特殊活动,涵盖光学和光电子的广泛主题,横跨物理,生物和化学学科。该展览展示了领先的光学和光电子公司和技术产品。

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