Üretimi ve tutarlı Pulsed kuantum frekansı Combs kontrolünü

Bu protokolün genel amacı, kuantum bilgi işleme için kullanılabilecek darbeli kuantum frekans tarakları oluşturmak ve tutarlı bir şekilde kontrol etmektir. Bu yöntem, kuantum mekaniğinin temel araştırmaları ve kuantum iletişimi ve bilgi işleme gibi klasik olmayan teknolojileri gerçekleştirmek için araçlar sağlamamıza yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, karmaşık optik kuantum durumlarını yeniden yapılandırılabilir ve ölçeklenebilir bir şekilde oluşturmak ve kontrol etmek için iyi kurulmuş telekomünikasyon bileşenlerinin ve protokollerinin kullanılmasıdır.

Telekomünikasyon işleme konusunda uzman olan meslektaşım Jose Azana ile konuştuğumuzda bu fikre sahibiz ve bu araçları kuantum nesnelerin dünyasına aktarabileceğimizi fark ettik. Sistemin bileşenlerini optik bir tablo üzerine kurun. Sistemin oluşturma, kontrol ve işleme aşamaları vardır.

Bu tasvir bir genel bakış sağlar. Tüm elemanlar, optik fiberi koruyarak polarizasyon ile bağlanır. Şimdilik, nesil aşamasına odaklanın.

Bu aşama, daha büyük bir dış boşluğa gömülü bir çip üzerinde mikro halka rezonatöre sahiptir. Dış boşluk, bir sinyal üreteci, bir izolatör ve optik kazanç sağlayan erbiyum katkılı bir fiber amplifikatör tarafından tahrik edilen bir elektro-optik genlik modülatöründen yapılmıştır. Tek bir mikro boşluk rezonansı seçen bir geçiş bandına sahip dar bir filtre ve üretilen fotonları kontrol bölümüne yönlendiren bir çentik filtresi vardır.

Boşluğun bağlantısı kesildiğinde, erbiyum katkılı fiber amplifikatörü başlatın. İletilen gücü ölçmek için genlik modülatöründen sonra bir optik güç ölçer kullanın. Modülatörde, iletilen güce sahip olmak için bir DC ofseti uygulamak için bir güç kaynağı kullanın.

Boşluğu yeniden bağlayın ve farklı bir halka bağlantı noktasına hızlı bir foto diyot yerleştirin. Sinyalini zaman alanında gözlemlemek için bir osiloskop kullanın. Modülatör etkinleştirilmeden, çıkış, düşük kaliteli bir darbe treni ile kararsız darbe çalışması gösterecektir.

Genlik modülatörüne dönün ve fonksiyon üretecini bağlayın. Jeneratörün çıkış frekansını, yaklaşık dış boşluk modu aralığının bir katına ayarlayın. Dikdörtgen veya sinüs dalga formu seçin ve fonksiyon üretecini açın.

Osiloskop üzerindeki darbe trenini optimize etmek ve stabilize etmek için fonksiyon üreteci frekansını ve DC ofsetini ayarlayın. Nabız yoğunluğunu ayarlamak için kazancı manuel olarak ayarlayın. Halka rezonatörünün içindeki doğrusal olmayan dört dalga karıştırma işlemi artık çentik filtresinde dış boşluğu terk edecek sinyal ve avara foton çiftleri oluşturur.

Fonksiyon üretecinden gelen senkronizasyon sinyalini zamanlama elektroniğine bağlayın. Bu darbeli kuantum frekans tarağının üretim hızı, modülatörün dış boşluk frekans aralığının daha yüksek bir harmonikine sürülmesiyle arttırılabilir, böylece bir harmonik mod kilitleme makinesine girilebilir. Darbe başına aynı gücü sağlamak için amplifikatör kazancı da artırılmalıdır.

Üretim aşamasındaki çentik filtresinden sonra, dolaşık fotonlar kontrol aşamasına girer. Orada sırayla programlanabilir bir filtre, bir faz modülatörü ve ikinci bir programlanabilir filtre ile karşılaşırlar. İlk olarak, filtreleri programlayın.

İstenen frekans modu kanallarının genliğini ayarlayın ve diğerlerini zayıflatın. Benzer şekilde, istenen faz maskesine karar verin. Bunu her filtre için yapın.

Bu görüntü, bir tesadüf ölçümü için genliği ve fazı temsil eder. Faz modülatörünü hazırlamak için, sinyal üretecini düşük kayıplı kablolarla RF amplifikatörüne bağlayın. Ardından RF amplifikatörünü faz modülatörüne bağlayın.

Tüm RF uçları bağlanıp sonlandırıldıktan sonra, amplifikatörü önyargılı. RF sinyal üretecini, istenen frekans modlarıyla çakışan yan bantlar oluşturacak şekilde ayarlayın, ardından açın. Bir test olarak, sistemi faz modülatöründen sürekli dalga lazer ışını gönderecek şekilde ayarlayın.

Giriş spektrumunun, deney için amaçlanan modülasyona karşılık gelen bir çıkış spektrumu üretip üretmediğini kontrol etmek için bir optik spektrum analizörü kullanın. Devam etmek için faz modülatörünü programlanabilir filtrelere bağlayın. Faz modülasyon modelini ayarlarken, seçilen işlem için hedeflenen frekans yan bantlarını hangi modelin oluşturacağını belirlemek önemlidir.

Bu, kullanılan kuantum durumunun boyutuna ve mikro boşluk rezonans aralığına bağlı olacaktır. Üretme aşamasındaki foton çiftleri kontrol aşamasına girer. İlk filtre programlanan genliği ve fazı ayarlar.

Daha sonra, faz modülatörü gerekli frekans yan bantlarını oluşturur. İkinci filtre, sinyal ve avara çiftini seçer. İşleme aşamasına girişte, dolaşık fotonları yoğun bir dalga boyu bölmeli çoklayıcı ile ayırın.

Oradan, her biri tek foton dedektörlerine gider. Tesadüf ölçümü için ayarlanmış zamanlama elektroniğini kullanarak her fotonun varış zamanını kaydedin. Kurulum, foton durumları üzerinde tutarlı kontrole izin verir.

Burada frekans yan bantları faz modülasyonu yoluyla oluşturulur. Yan bant aralığı ve genlikleri, modülasyon sinyali tarafından belirlenir. Foton durumunun tutarlı kontrolü, kuantum durum tomografisi için kullanılabilir.

Bu, her foton için üç boyutluluğa sahip iki foton sistemi için durum yoğunluk matrisinin örnek bir yeniden yapılandırmasıdır. Ölçülen ve maksimum dolaşık durumlar arasındaki doğruluk yaklaşık% 81'dir. Darbeli yüksek tekrarlama oranı oluşturma tekniği, mikro halka rezonatörlerle sınırlı değildir ve fotonik kristal dalga kılavuzları, mikrodiskler ve ikinci dereceden doğrusal olmayan boşluklar gibi diğer optik boşluklar için benimsenebilir. Platform, geliştirilmesiyle birlikte, telekomünikasyondaki yerleşik teknikleri, multipleks kanallar üzerinden yüksek hızlarda güvenli iletişim veya yüksek boyutlu kuantum işlemleri gibi potansiyel uygulamalara yönelik kuantum teknolojileriyle birleştiriyor.