我國(guó)研制首個(gè)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(yuǎn)距離量子存儲(chǔ)器方面具有十分重要的作用。在國(guó)家科技計(jì)劃的支持下，濟(jì)南量子技術(shù)研究院與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究人員合作，成功研制出了國(guó)際首個(gè)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(dǎo)及34通道的光纖陣列進(jìn)行雙端耦合封裝而成，用于1550 nm波段單光子信號(hào)和1950 nm波段泵浦光進(jìn)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(dǎo)（PPLN），實(shí)現(xiàn)了多通道光子非線性頻率轉(zhuǎn)換，且頻率轉(zhuǎn)換過(guò)程中保持光子的量子特性不變。實(shí)驗(yàn)表明，該芯片各通道的1550 nm信號(hào)光平均轉(zhuǎn)化效率為60%，可媲美于商用單通道PPLN波導(dǎo)芯片。同時(shí)，該研究團(tuán)隊(duì)利用該芯片研制出了陣列式上轉(zhuǎn)換單光子探測(cè)器，達(dá)到了各通道平均探測(cè)效率23.2%、平均暗計(jì)數(shù)557 cps，及相鄰?fù)ǖ篱g隔離度大于71 dB的指標(biāo)。

該量子頻率轉(zhuǎn)換芯片的研發(fā)成功實(shí)現(xiàn)了多通道的差頻轉(zhuǎn)換，對(duì)遠(yuǎn)距離多模量子存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展起到重要的推動(dòng)作用。研制的陣列式探測(cè)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(dá)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(dǎo)；(b) 多通道PPLN波導(dǎo)微觀圖及單根波導(dǎo)結(jié)構(gòu)圖；
(c) 放大200倍后的多通道PPLN波導(dǎo)微觀圖

原文標(biāo)題：我國(guó)科學(xué)家研制國(guó)際首個(gè)集成化多通道量子頻率轉(zhuǎn)換芯片

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