我國研制首個集成化多通道量子頻率轉(zhuǎn)換芯片

多通道量子頻率轉(zhuǎn)換芯片在量子信息技術(shù)領(lǐng)域，尤其是單光子成像與遠距離量子存儲器方面具有十分重要的作用。在國家科技計劃的支持下，濟南量子技術(shù)研究院與中國科學技術(shù)大學研究人員合作，成功研制出了國際首個集成化的多通道量子頻率轉(zhuǎn)換芯片。該芯片由34通道波導及34通道的光纖陣列進行雙端耦合封裝而成，用于1550 nm波段單光子信號和1950 nm波段泵浦光進行非線性和頻。該芯片基于逆向質(zhì)子交換的周期性極化鈮酸鋰波導（PPLN），實現(xiàn)了多通道光子非線性頻率轉(zhuǎn)換，且頻率轉(zhuǎn)換過程中保持光子的量子特性不變。實驗表明，該芯片各通道的1550 nm信號光平均轉(zhuǎn)化效率為60%，可媲美于商用單通道PPLN波導芯片。同時，該研究團隊利用該芯片研制出了陣列式上轉(zhuǎn)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(shù)557 cps，及相鄰?fù)ǖ篱g隔離度大于71 dB的指標。

該量子頻率轉(zhuǎn)換芯片的研發(fā)成功實現(xiàn)了多通道的差頻轉(zhuǎn)換，對遠距離多模量子存儲技術(shù)的發(fā)展起到重要的推動作用。研制的陣列式探測器在高速量子密鑰分發(fā)、深空激光通信、單光子成像及激光雷達等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

圖解：(a) 耦合封裝后的34通道PPLN波導；(b) 多通道PPLN波導微觀圖及單根波導結(jié)構(gòu)圖；
(c) 放大200倍后的多通道PPLN波導微觀圖

原文標題：我國科學家研制國際首個集成化多通道量子頻率轉(zhuǎn)換芯片

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