最近，濟(jì)南量子技術(shù)學(xué)院和中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)成功開(kāi)發(fā)了世界上第一個(gè)集成多通道量子頻??率轉(zhuǎn)換芯片。該芯片基于反向質(zhì)子交換的周期性極化鈮酸鋰波導(dǎo)（PPLN），可實(shí)現(xiàn)多通道光子的非線性頻率轉(zhuǎn)換，并且在頻率轉(zhuǎn)換過(guò)程中，光子的量子特性保持不變。
該結(jié)果是由量子檢測(cè)和波導(dǎo)設(shè)備實(shí)驗(yàn)室的張強(qiáng)教授，高級(jí)工程師謝秀平和副研究員鄭明陽(yáng)的合作完成的。該論文發(fā)表在國(guó)際著名的學(xué)術(shù)期刊“ Physical Review Applied”上。
近年來(lái)，在量子信息技術(shù)領(lǐng)域，特別是單光子成像和長(zhǎng)距離量子存儲(chǔ)器中，迫切需要多通道量子頻??率轉(zhuǎn)換芯片。為了滿足研究和應(yīng)用的需求，濟(jì)南量子技術(shù)研究所率先開(kāi)發(fā)了一種多通道量子頻??率轉(zhuǎn)換芯片。
該芯片由一個(gè)用于雙端耦合和封裝的34通道波導(dǎo)和34通道光纖陣列組成。該芯片設(shè)計(jì)用于1550nm波段的單光子信號(hào)，并泵浦1950nm波段的光以實(shí)現(xiàn)非線性總和頻率。
實(shí)驗(yàn)表明，每個(gè)通道中1550nm信號(hào)光的平均轉(zhuǎn)換效率為60％，可與商用單通道PPLN波導(dǎo)芯片相媲美。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)使用該芯片開(kāi)發(fā)了一種陣列型上轉(zhuǎn)換單光子檢測(cè)器，該檢測(cè)器對(duì)每個(gè)通道的平均檢測(cè)效率為23.2％，平均暗計(jì)數(shù)為557cps，并且具有隔離指數(shù)相鄰聲道之間的距離大于71dB。
陣列探測(cè)器在高速量子密鑰分配，深空激光通信，單光子成像和激光雷達(dá)中具有廣闊的應(yīng)用前景。此外，研究人員使用量子頻率轉(zhuǎn)換芯片成功地執(zhí)行了多通道差頻轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)表明，集成芯片將在促進(jìn)長(zhǎng)距離多模量子存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展中發(fā)揮重要作用。這項(xiàng)工作由國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，山東泰山學(xué)者項(xiàng)目，山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目，山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目和濟(jì)南高新區(qū)管委會(huì)資助。