来源：哈佛大学约翰•A•保尔森工程与应用科学学院；电子科技大学太赫兹科学技术研究中心张栋昌 编译

使用集成相位调制器改变单光子的颜色。来源：Loncar Lab/Harvard SEAS

    光子是量子信息的理想载体。但是，要在量子计算机或网络中协同工作，它们需要具有相同的颜色、频率和带宽。改变光子的频率需要改变其能量，这在集成光子芯片上尤其具有挑战性。

    最近，哈佛大学约翰•A•保尔森工程与应用科学学院（SEAS）的研究人员开发了一种集成电光调制器，可以有效地改变单光子的频率和带宽。该设备可用于更先进的量子计算和量子网络。

    该研究发表在《光：科学与应用》上。

    将光子从一种颜色转换为另一种颜色通常是通过将光子发送到具有强激光照射的晶体中来完成的，这个过程往往是低效且嘈杂的。相位调制，其中光子波的振荡被加速或减慢以改变光子的频率，提供了一种更有效的方法，但这种过程所需的设备电光相位调制器已被证明难以集成到芯片上。

    一种材料可能特别适合这种应用：薄膜铌酸锂。

    “在我们的工作中，我们在薄膜铌酸锂上采用了一种新的调制器设计，显著提高了器件性能，”SEAS电气工程Tiantsai Lin教授，该研究的资深作者Marko Lončar说。“通过这个集成调制器，我们实现了创纪录的单光子太赫兹频移。

    该团队还使用了与“时间透镜”相同的调制器--一种放大镜，可以在时间而不是空间中弯曲光线，从而将光子的光谱形状从胖变为瘦。

    “我们的设备比传统的散装设备更紧凑，更节能，”该论文的第一作者Di Zhu说。“它可以在同一芯片上与各种经典和量子器件集成，以实现更复杂的量子光控制。

    Di是SEAS的前博士后研究员，目前是新加坡科学、研究和技术局（A * STAR）的研究科学家。

接下来，该团队的目标是使用该设备来控制量子网络中应用的量子发射器的频率和带宽。

    这项研究是哈佛大学、麻省理工学院、HyperLight和A * STAR之间的合作。

    该论文由Changchen Chen, Mengjie Yu, Linbo Shao, Yaowen Hu, C. J. Xin, Matthew Yeh, Soumya Ghosh, Lingyan He, Christian Reimer, Neil Sinclair, Franco N. C. Wong, and Mian Zhang.共同撰写。