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更新时间:2021-07-25

  光纤通信因其具有高带宽、低损耗、重量轻、体积小、成本低、抗电磁干扰等优点,已成为现代信息社会的支柱。同时,传统的微波无线技术也展现出了有效的泛在感知与接入能力。而将上述两种技术进行有机融合,则诞生了微波光子学。微波光子学为电子传感和通信系统提供了上述优势,但与非线性光学领域不同的是,到目前为止,电光器件需要经典调制场,其变化由电子或热噪声而不是量子涨落控制。

  从理论到实际的量子通讯不仅需要用于量子纠缠的组件,而且还需要一个低损耗和鲁棒性很好的网络来做进一步的数据分发和传输。超导处理器与光通信网络的接口问题是量子领域的一个开放性问题,也是目前面临的挑战。近期,奥地利科学技术研究所(位于奥地利克洛斯特纽堡)的约翰内斯·芬克小组提出了一个可能的解决办法。他们通过使用纳米机械传感器将双向和芯片可伸缩转换器的超导电路集成到大规模光纤网络中开辟了一条道路(如图一所示)。文章中介绍了一种可在毫开尔文环境下工作的腔电光收发器,其模式占用率低至0.025± 0.005噪声光子。其系统是基于铌酸锂回音壁模式谐振器,通过克尔效应与超导微波腔共振耦合。对于1.48 mw的极大连续波泵浦功率,演示了X波段微波到C波段电信光的双向单边带转换,总(内部)效率为0.03%(0.7%),附加输出转换噪声为5.5光子(如图二所示)。10.7兆赫的高带宽与观测到的1.1兆赫噪声光子的非常慢的加热速率相结合使量子有限脉冲微波光学转换触手可及。该装置具有通用性和与超导量子比特兼容的特点,为实现微波场与光场之间的快速、确定的纠缠分布、超导量子比特的光介导远程纠缠以及新的多路低温电路控制和读出策略开辟了道路。

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