重磅！濟南量子技術研究院成功研製國際首個集成化多通道量子頻率轉換晶片

2020-09-15 閃電新聞

齊魯網·閃電新聞9月15日訊 近日，濟南量子技術研究院與中國科學技術大學合作，成功研製出國際首個集成化的多通道量子頻率轉換晶片。該晶片基於逆向質子交換的周期性極化鈮酸鋰波導（PPLN），實現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，論文發表在國際知名學術期刊《Physical Review Applied》上。

圖解：(a)耦合封裝後的34通道PPLN波導；（b）多通道PPLN波導微觀圖及單根波導結構圖；（c）放大200倍後的多通道PPLN波導微觀圖。

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晶片。為滿足研究與應用的需要，濟南量子技術研究院開創性的研製了多通道量子頻率轉換晶片。該晶片由34通道波導及34通道的光纖陣列進行雙端耦合封裝而成，晶片設計用於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%，可媲美於商用單通道PPLN波導晶片。同時，研究團隊利用該晶片研製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557cps，及相鄰通道間隔離度大於71dB的指標。該陣列式探測器在高速量子密鑰分發、深空雷射通信、單光子成像及雷射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晶片成功實現了多通道的差頻轉換實驗，實驗表明該集成化晶片將對遠距離多模量子存儲技術的發展起到重要的推動作用。

該工作得到了國家重點研發計劃（2018YFB0504300, 2017YFA0303902,2017YFA0304000）、山東省泰山學者工程、山東省重點研發計劃項目（2019JZZY010205）、山東省自然科學基金項目（ZR2019LLZ003）、濟南高新區管委會的資助。

閃電新聞記者 王樹偉 報導

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