濟南成功研製國際首個集成化量子頻率轉換晶片 實現多通道光子非線性頻率轉換

2020-09-16 大眾網濟南

本報9月15日訊(記者 韓霄鵬)日前，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。

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地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非常重要的推動作用。據了解，這項研究成果的論文發表在國際知名學術期刊《Physical Review Applied》上。

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