Pemindah frekuensi on-chip dalam kisaran gigahertz dapat digunakan di komputer dan jaringan kuantum generasi berikutnya — ScienceDaily
Strange & Offbeat

Pemindah frekuensi on-chip dalam kisaran gigahertz dapat digunakan di komputer dan jaringan kuantum generasi berikutnya — ScienceDaily

Kemampuan untuk secara tepat mengontrol dan mengubah sifat foton, termasuk polarisasi, posisi dalam ruang, dan waktu tiba, memunculkan berbagai teknologi komunikasi yang kita gunakan saat ini, termasuk Internet. Generasi berikutnya dari teknologi fotonik, seperti jaringan kuantum fotonik dan komputer, akan membutuhkan kontrol yang lebih besar terhadap properti foton.

Salah satu sifat yang paling sulit untuk diubah adalah warna foton, atau dikenal sebagai frekuensinya, karena mengubah frekuensi foton berarti mengubah energinya.

Saat ini, sebagian besar pemindah frekuensi terlalu tidak efisien, kehilangan banyak cahaya dalam proses konversi, atau mereka tidak dapat mengubah cahaya dalam kisaran gigahertz, di mana frekuensi terpenting untuk komunikasi, komputasi, dan aplikasi lain ditemukan.

Sekarang, para peneliti dari Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) telah mengembangkan pemindah frekuensi on-chip yang sangat efisien yang dapat mengubah cahaya dalam rentang frekuensi gigahertz. Pemindah frekuensi mudah dikontrol, menggunakan gelombang mikro kontinu dan satu nada.

“Pengubah frekuensi kami dapat menjadi blok bangunan fundamental untuk sistem komunikasi klasik skala besar berkecepatan tinggi serta komputer kuantum fotonik yang muncul,” kata Marko Lončar, Profesor Teknik Elektro Tiantsai Lin dan penulis senior makalah ini.

Makalah ini menguraikan dua jenis pemindah frekuensi on-chip — satu yang dapat menutupi satu warna ke warna lain, menggunakan pergeseran beberapa lusin gigahertz, dan lainnya yang dapat mengalirkan beberapa pergeseran, pergeseran lebih dari 100 gigahertz.

Setiap perangkat dibangun di atas platform lithium niobate yang dipelopori oleh Lončar dan labnya.

Lithium niobate dapat secara efisien mengubah sinyal elektronik menjadi sinyal optik tetapi telah lama dianggap oleh banyak orang di lapangan sulit untuk dikerjakan dalam skala kecil. Dalam penelitian sebelumnya, Lončar dan timnya mendemonstrasikan teknik untuk membuat struktur mikro lithium niobate berkinerja tinggi menggunakan etsa plasma standar untuk secara fisik memahat mikroresonator dalam film lithium niobate tipis.

Di sini, dengan menggunakan teknik yang sama, Lončar dan timnya menggoreskan resonator cincin dan pandu gelombang yang digabungkan pada lithium niobate film tipis. Pada perangkat pertama, dua resonator yang digabungkan membentuk struktur seperti angka delapan. Cahaya input berjalan dari pandu gelombang melalui resonator dalam pola angka delapan, masuk sebagai satu warna dan muncul sebagai warna lain. Perangkat ini memberikan pergeseran frekuensi setinggi 28 gigahertz dengan efisiensi sekitar 90%. Ini juga dapat dikonfigurasi ulang sebagai pembagi berkas domain frekuensi yang dapat disetel, di mana berkas dari satu frekuensi dipecah menjadi dua berkas frekuensi lain.

Perangkat kedua menggunakan tiga resonator berpasangan: resonator cincin kecil, resonator oval panjang yang disebut resonator arena pacuan kuda, dan resonator berbentuk persegi panjang. Saat kecepatan cahaya di sekitar resonator trek balap, ia mengalir ke frekuensi yang lebih tinggi dan lebih tinggi, menghasilkan pergeseran setinggi 120 gigahertz.

“Kami dapat mencapai pergeseran frekuensi sebesar ini hanya dengan menggunakan satu sinyal gelombang mikro 30 gigahertz,” kata Yaowen Hu, asisten peneliti di SEAS dan penulis pertama makalah tersebut. “Ini adalah jenis perangkat fotonik yang benar-benar baru. Upaya sebelumnya untuk mengubah frekuensi dengan jumlah yang lebih besar dari 100 gigahertz sangat sulit dan mahal, membutuhkan sinyal gelombang mikro yang sama besarnya.”

“Pekerjaan ini dimungkinkan oleh semua perkembangan kami sebelumnya dalam fotonik lithium niobate terintegrasi,” kata Lončar. “Kemampuan untuk memproses informasi dalam domain frekuensi dengan cara yang efisien, kompak, dan terukur memiliki potensi untuk secara signifikan mengurangi biaya dan kebutuhan sumber daya untuk sirkuit fotonik skala besar, termasuk komputasi kuantum, telekomunikasi, radar, pemrosesan sinyal optik, dan spektroskopi. .”

Kantor Pengembangan Teknologi Harvard telah melindungi kekayaan intelektual yang terkait dengan proyek ini dan sedang mengejar peluang komersialisasi.

Penelitian ini ditulis bersama oleh Mengjie Yu, Di Zhu, Neil Sinclair, Amirhassan Shams-Ansari, Linbo Shao, Jeffrey Holzgrafe, Eric Puma dan Mian Zhang. Itu didukung sebagian oleh Kantor Penelitian Angkatan Laut AS di bawah hibah QOMAND N00014-15-1-2761, Kantor Penelitian Ilmiah Angkatan Udara di bawah hibah FA9550-19-1-0310 dan FA9550-20-1-0105, National Science Foundation, di bawah hibah ECCS-1839197, ECCS-1541959, PFI-TT IIP-1827720, Kantor Penelitian Angkatan Darat di bawah hibah W911NF2010248, dan Departemen Energi di bawah hibah KEPALA-QON DE-SC0020376.

Posted By : togel hari ini hongkong yang keluar 2021