Fuerscher benotzen Quantephysik Entanglement fir "Ultrabreadband" z'erreechen

D'Fuerscher vun der University of Rochester hunn d'Quanteverstäerkung genotzt fir onheemlech grouss Bandbreedung z'erreechen. Si hunn dat gemaach andeems se en dënnfilm nanophotonescht Apparat benotzt. 

Dës nei Approche kéint zu enger verstäerkter Sensibilitéit a Resolutioun fir Experimenter an der Metrologie a Sensing féieren, wéi och méi héich dimensional Kodéierung vun Informatioun a Quantennetzwierker fir Informatiounsveraarbechtung a Kommunikatioun. 

D'Fuerschung gouf publizéiert an Physical Review Letters. 

Quante Entanglement

Quanteverbesserung fënnt statt wann zwee Quantepartikele matenee verbonne sinn, an dat kann och geschéien wa se extrem wäit vunenee sinn. Eng Observatioun vun engem Partikel beaflosst deen aneren, a weist wéi se matenee kommunizéieren. 

All Kéier wann Photonen an d'Bild kommen a sech an der Entanglement bedeelegen, ginn et vill méi Méiglechkeeten. Zum Beispill kënnen d'Frequenzen vun de Photonen verwéckelt ginn an d'Bandbreedung kann kontrolléiert ginn. 

Qiang Lin ass Professer fir Elektro- a Computertechnik. 

"Dës Aarbecht stellt e grousse Sprong no vir bei der Produktioun vun Ultrabreadband Quanteverstäerkung op engem nanophotonesche Chip", seet de Lin. "An et weist d'Kraaft vun der Nanotechnologie fir zukünfteg Quantenapparaten fir Kommunikatioun, Informatik a Sensing z'entwéckelen."

Breetband Entanglement vun Light

Aktuell Geräter vertrauen dacks op d'Divisioun vun engem Bulk-Kristall a kleng Sektiounen fir Breetbandverstrengelung vu Liicht ze generéieren. Jiddereng vun dësen Sektiounen variéiert liicht an opteschen Eegeschaften a generéiert verschidde Frequenzen vun de Photonepaaren. Andeems Dir dës Frequenzen zesumme setzt, kann eng méi grouss Bandbreedung erreecht ginn. 

Den Usman Javid ass en PhD Student am Lin's Lab a Lead Autor vum Pabeier.

"Dëst ass zimmlech ineffizient a kënnt op d'Käschte vun enger reduzéierter Hellegkeet an der Rengheet vun de Photonen", seet de Javid. "Et gëtt ëmmer en Ofwiesselung tëscht der Bandbreedung an der Hellegkeet vun de generéierte Photonepaaren, an et muss ee wielen tëscht deenen zwee. Mir hunn dësen Ofwiesselung komplett ëmgoen mat eiser Dispersiounstechnik Technik fir béid ze kréien: eng Rekordhéich Bandbreed bei enger Rekordhéich Hellegkeet.

Déi nei entwéckelt, dënn-Film Lithium Niobate nanophotonic Apparat erstallt vun der Equipe baséiert op engem eenzege Waveguide mat Elektroden op béide Säiten. Wärend e Bulk-Apparat Millimeter iwwer kann sinn, ass den Dënnfilm-Apparat extrem beandrockend a senger 600 Nanometer Dicke. Dëst mécht et eng Millioun Mol méi kleng a sengem Querschnittsgebitt wéi e Bulk-Kristall, wat d'Verbreedung vum Liicht extrem empfindlech op d'Wellenleitungsdimensiounen mécht. 

Et kënne gréisser Ännerungen op d'Phas a Gruppegeschwindegkeet vum Liicht bruecht ginn, deen duerch den Apparat propagéiert just mat enger Variatioun vun e puer Nanometer. Wéinst deem erlaabt den Apparat d'Kontroll iwwer d'Bandbreedung an där de Pair-Generatiounsprozess Momentum ugepasst ass.

"Mir kënnen e Parameteroptimiséierungsproblem léisen fir d'Geometrie ze fannen déi dës Bandbreedung maximéiert", seet de Javid. 

Installatioun vum Apparat

D'Team huet den Apparat prett fir an Experimenter an engem Laboratoire ofgesat ze ginn, awer wann et kommerziell benotzt gëtt, musse se mat engem méi effizienten a méi bëllege Fabrikatiounsprozess kommen. 

D'Fabrikatioun vu Lithiumniobat ass nach a senger Kandheet, an de finanziellen Aspekt muss verbessert ginn. 

D'Team huet un der Fuerschung zesumme mat Coauthoren Jingwei Ling, Mingxiao Li, a Yang He vum Department of Electrical and Computer Engineering geschafft. De Projet huet och Jeremy Staffa vum Institut fir Optik abegraff.