重磅：物理學家實現將數據信息，從微波轉換為光學信號

2020-07-27 博科園

來自阿爾伯塔大學的物理學家，已經開發出可以將數據信息從微波轉換為光學信號的技術，這一進步在下一代超高速量子計算機和安全光纖電信方面有很好的應用前景。量子模擬Ultracold氣體研究主席Lindsay LeBlanc解釋說：許多量子計算機技術工作在微波區域，而許多量子通信通道，如光纖和衛星，都是利用光學工作的，我們希望這個平臺在未來可以用來在這兩種波之間進行量子信號的轉換。

重磅：物理學家實現將數據信息，從微波轉換為光學信號

這項新技術的工作原理是在微波輻射和原子氣體之間引入強烈的相互作用。然後用音頻信號對微波進行調製，將信息編碼到微波中。這種調製通過氣體原子，然後用光學光探測這些原子，將信號編碼成光。這種從微波域到光域的信息傳輸是關鍵結果，這兩種載波信號的波長相差50000倍，要在這兩種波之間轉換信號並不容易，但現在這種轉換證明這是可能的。

重磅：物理學家實現將數據信息，從微波轉換為光學信號

LeBlanc和實驗室的研究人員，包括研究生安德烈·特雷蒂亞科夫(Andrei Tretiakov)和本科生蒂莫西·李(Timothy Lee)，與物理學家約翰·P·戴維斯(John P.Davis)和研究小組(包括研究生柯林頓·波茨(Clinton Potts))密切合作開發這項技術。LeBlanc和戴維斯是Quanta的一部分，廣達是NSERC Create項目的一部分，旨在培訓研究生新興量子技術。這個想法是通過Quanta的研究產生，事實證明，這一想法的效果與最初預期的一樣好，甚至更好。

重磅：物理學家實現將數據信息，從微波轉換為光學信號

這種以發現為導向的研究可能會非常富有成效，並將研究引向新的可能性，其研究成果發表在《應用物理快報》期刊上。原子氣體提供了許多機會來處理廣泛電磁光譜中的電磁信號，具有音頻調製的微波信號，通過利用由諧振的高Q微波腔放大原子微波，即光學雙共振和磁場耦合來編碼光信號中的信息。利用這種方法，音頻信號在GHz載波中編碼為幅度或頻率調製，通過電纜或自由空間傳輸，通過腔增強的原子。

重磅：物理學家實現將數據信息，從微波轉換為光學信號

微波相互作用進行解調，最後進行光學檢測以提取原始信息。這種原子-腔信號傳輸技術，提供了一種在微波場和光場之間傳遞信息的強大手段，所有這些都使用了相對簡單的實驗裝置，而不需要有源電子器件。這項還得到了阿爾伯塔大學理學院、加拿大自然科學與工程研究理事會(批准號：RGPIN-06618-14、RGPIN-04523-16、DAS-492947-16、STPGP-494024-16和CREATE-495446-17)、阿爾伯塔省創新基金會、加拿大創新基金會和加拿大研究教席計劃的支持。

重磅：物理學家實現將數據信息，從微波轉換為光學信號

博科園｜研究/來自：阿爾伯塔大學

參考期刊《應用物理快報》

DOI: 10.1063/1.5144616

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