Квантовые технологии, использующие квантово-механические эффекты, могут превзойти классические решения в сложных задачах. Одной из ключевых задач является преобразование квантовых сигналов, переносимых микроволновыми фотонами, в оптические фотоны. Исследователи из Калифорнийского технологического института разработали новый микроволново-оптический преобразователь на основе кристаллов, легированных ионами редкоземельных металлов, в частности ионами иттербия-171 в кристалле YVO4.
Этот преобразователь, описанный в статье в Nature Physics, может эффективно соединять квантовые компьютеры через оптические волокна, что критично для создания квантового интернета. Уникальность устройства заключается в высокой внутренней «нелинейности», обеспечивающей эффективное взаимодействие микроволновых и оптических фотонов.
В первых экспериментах исследователи измерили низкий уровень шума, что открывает перспективы для масштабируемых квантовых сетей. В дальнейшем они намерены подключить источник микроволнового излучения с одним фотоном и улучшить эффективность устройства, исследуя новые материалы. Цель — демонстрация удалённой запутанности сверхпроводящих кубитов с использованием этой технологии.
Микросхемы под оптическим микроскопом. Микроволновые сигналы передаются от печатной платы к встроенному в микросхему копланарному волноводу с помощью проводных соединений. Источник: Xie и др.
Дополнительная информация: Tian Xie et al, Scalable microwave-to-optical transducers at the single-photon level with spins, Nature Physics (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-02884-y.
Источник: https://phys.org/news/2025-05-microwave-optical-transducer-rare-earth.html