Loading...

Национальная квантовая лаборатория

Исследователи из России и Швейцарии изучили динамику оптических частотных гребенок, получаемых на фотонном чипе. В будущем результаты исследования могут пригодится для создания квантового компьютера на фотонах, нейтральных атомах и ионах. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Разница между классическим лазером и оптической гребенкой заключается в том, что если первый излучает одну длину волны, то второй состоит из набора синхронно колеблющихся оптических линий. Оптическая гребенка очень перспективна. Ее применение может произвести революцию во многих областях, где сегодня используются лазеры, например, в медицине, здравоохранении, безопасности, телекоммуникациях и даже в умных городах. Но у традиционных источников оптических гребенок есть свои серьезные недостатки, такие как высокая стоимость и большие габариты генерирующих устройств. Важным прорывом стало совместное использование интегральных микрорезонаторов и полупроводниковых лазерных диодов. Так удалось решить одну из проблем и создать очень маленькие устройства для генерации оптических гребенок. Их размер был около кончика пальца, а питались они от простой батарейки. В новом исследовании российские и швейцарские ученые впервые рассмотрели динамику взаимодействия лазерного диода и оптического микрорезонатора с учетом керровской нелинейности, разработав ее комплексную теоретическую модель.

Исследование может значительно облегчить производство фотонных устройств на чипе. Это позволит масштабировать производство оптических гребенок в объеме, сравнимом с микросхемами современной микроэлектроники. Миниатюрные гребенки — основа для многочисленных приложений, таких как измерения расстояний (LiDAR), фотонной и квантовой обработки данных, спектроскопии и метрологии. Более того, они являются важной частью фотонного квантового компьютера, который также планируют в будущем создать на фотонном чипе, а их высокая стабильность может быть использована при накачке атомов и ионов — других платформ для разработки квантового компьютера.

Исследователи планируют разрабатывать готовые к продаже продукты промышленного класса на основе полностью интегрированных генераторов частотной гребенки. «Одно из приложений, которое может стать революционным, — это стабильный лазерный источник для высокоскоростной параллельной передачи данных. Низкое энергопотребление интегральных гребенок позволит повысить эффективность центров обработки данных, которые, по современным оценкам, потребляют около 200 ТВт*ч в год, что соответствует 0.3% общих выбросов углерода», — отметил  ведущий автор исследования, старший научный сотрудник Российского квантового центра Андрей Волошин.


Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.