Ученые из Гарвардской школы технических и прикладных наук им. Джона А. Полсона (SEAS) разработали новую интегрированную фотонную платформу, которая может хранить свет и электрически контролировать его частоту (или цвет) в интегральной схеме.
Микроволновые сигналы распространены в беспроводной связи, но ранее исследователи считали, что они слишком слабо взаимодействуют с фотонами. Гарвардским физикам удалось доказать обратное благодаря новой технологии изготовления высокоэффективных оптических микроструктур на основе ниобата лития, материала с мощными электрооптическими свойствами.
Изначально команда продемонстрировала, что они могут распространять свет через нановолноводы с очень небольшими потерями и контролировать его интенсивность с помощью встроенных модуляторов. В последующих исследованиях они объединили и доработали эти технологии, создав систему для программирования фотонов при помощи микроволнового излучения. Разработанный чип позволяет не только контролировать изменение частоты фотонов, но также хранить их и генерировать свет по требованию, что ранее было невозможно.
По словам ученых, уникальные свойства ниобата лития, с его низкими оптическими потерями и сильной электрооптической нелинейностью, обеспечивают динамический контроль излучения в программируемой системе. Изобретение можно использовать для обработки фотонной квантовой информации и оптических сигналов в микроволновой фотонике, радиоастрономии, радиолокации и других сферах.
В данный момент ученые занимаются разработкой оптических волноводов и микроволновых схем с еще меньшими потерями, на базе той же архитектуры. Это позволит системе работать со 100% эффективностью, и позволит реализовать проект квантового облака – распределенной сети квантовых компьютеров, соединенных через безопасные оптические каналы связи.
Физики из канадского Университета Альберты представили не менее инновационную технологию для функционирования будущих квантовых компьютеров. Они разработали «жесткий диск для фотонов» для хранения чувствительной квантовой информации.
текст: Илья Бауэр, фото: SEAS Harvard, GettyImages