ஒரு நானோ-பொறியியல் சிலிக்கான் சாதனத்தில் நிரல்படுத்தக்கூடிய அதிர்வெண்-பின் குவாண்டம் நிலைகள்

ஃபோட்டான்கள் குவாண்டம் தகவல்களின் சிறந்த கேரியர்களாக செயல்படுகின்றன. அவை அறை வெப்பநிலையில் நீண்ட ஒத்திசைவு நேரங்களைக் கொண்டுள்ளன மற்றும் குவாண்டம் தகவலை நீண்ட தூரத்திற்கு, இலவச இடத்தில் அல்லது ஆப்டிகல் ஃபைபர் நெட்வொர்க் மூலம் ஒளிபரப்புவதற்கான தவிர்க்க முடியாத தேர்வாகும். குவாண்டம் நிலை துவக்கம் என்பது ஃபோட்டானிக் குவிட்களுக்கு ஒரு முக்கியமான பணியாகும், ஏனெனில் உமிழ்வுக்குப் பிறகு சிக்கலை சரிசெய்வது அற்பமானது அல்ல. துவக்க உத்திகள் குவாண்டம் தகவலை குறியாக்கப் பயன்படுத்தப்படும் சுதந்திரத்தின் அளவைப் பொறுத்தது, மேலும் ஆப்டிகல் சேனல்களில் குவாண்டம் தகவல்தொடர்புக்கான பொதுவான தேர்வு டைம்-பின் குறியாக்கம் ஆகும்.¹. இங்கே, இரண்டு-குவிட் நிலைகள் ஃபோட்டான் இரண்டு முறை சாளரங்களில் ஒன்றில் இருப்பதைக் கொண்டுள்ளது, பொதுவாக சில நானோ விநாடிகளால் பிரிக்கப்படுகிறது. டைம்-பின் குறியாக்கமானது ஆப்டிகல் ஃபைபர்களில் வெப்ப இரைச்சலின் விளைவாக ஏற்படும் கட்ட ஏற்ற இறக்கங்களுக்கு மிகவும் மீள்தன்மை கொண்டது, குவிட்கள் நூற்றுக்கணக்கான கிலோமீட்டர்களுக்கு மேல் கூட அவற்றின் ஒத்திசைவை பராமரிக்கின்றன.^2,3. இருப்பினும், வளர்ந்து வரும் நானோ-ஃபோட்டோனிக் இயங்குதளங்களில் நேர-பின்-சிக்கலான ஃபோட்டான்கள் உருவாக்கப்படும் நிலையின் கட்டுப்பாடு சவாலானது மற்றும் நடைமுறைக்கு மாறானது. குவிட் நிலைகளின் ஆன்-சிப் கையாளுதலுக்கு, இரட்டை இரயில் குறியாக்கம், இதில் ஒரு குவிட்டின் இரண்டு நிலைகளும் இரண்டு ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டிகளில் ஒன்றில் பரவும் ஃபோட்டானுடன் ஒத்திருக்கும், இது ஒரு சிறந்த உத்தியாகும்.^4,5 மற்றும் ஒருங்கிணைந்த தளங்களில் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் மற்றும் குவாண்டம் உருவகப்படுத்துதலுக்கான பொதுவான தேர்வாகும். இன்னும் இந்த அணுகுமுறை ஆப்டிகல் ஃபைபர்கள் அல்லது இலவச விண்வெளி சேனல்களைப் பயன்படுத்தி நீண்ட தூர பரிமாற்ற இணைப்புகளுடன் எளிதில் பொருந்தாது.

சமீபத்தில், அதிர்வெண்-பின் குறியாக்கம் முன்மொழியப்பட்டது மற்றும் சோதனை ரீதியாக நிரூபிக்கப்பட்டது, இது நேர-பின் மற்றும் இரட்டை-ரயில் குறியாக்கங்களின் சிறந்த பண்புகளை இணைக்கக்கூடிய ஒரு கவர்ச்சிகரமான உத்தியாக உள்ளது.^{6,7,8,9,10,11}. இந்த அணுகுமுறையில், குவாண்டம் தகவல் வெவ்வேறு அதிர்வெண் பட்டைகளின் சூப்பர் போசிஷனில் இருக்கும் ஃபோட்டான் மூலம் குறியாக்கம் செய்யப்படுகிறது. அதிர்வெண் தொட்டிகளை ஃபேஸ் மாடுலேட்டர்களைப் பயன்படுத்தி கையாளலாம், மேலும் அவை நீண்ட தூரப் பரவலில் கட்ட இரைச்சலை எதிர்க்கும். ஒருங்கிணைந்த ரெசனேட்டர்களில் அதிர்வெண்-பின்-சிக்கப்பட்ட ஃபோட்டான்களின் உருவாக்கம் மற்றும் கையாளுதலை முன்னோடி ஆய்வுகள் ஆய்வு செய்துள்ளன. அவர்கள் சிக்கிய ஃபோட்டான் ஜோடிகளின் குவாண்டம் நிலை டோமோகிராஃபியைக் கருத்தில் கொண்டனர்¹², qudit குறியாக்கம்¹³, மற்றும் பல-ஃபோட்டான் சிக்கிய நிலைகள்¹⁴. சிலிக்கான் நைட்ரைடு மற்றும் சிலிக்கான் ஆக்ஸிநைட்ரைடு இயங்குதளங்களில் உயர்-கியூ ஒருங்கிணைந்த ரெசனேட்டர்களின் சமீபத்திய வளர்ச்சியின் காரணமாக சோதனை முடிவுகள் அனைத்தும் அடையக்கூடியதாக உள்ளது.

இத்தனை முன்னேற்றம் இருந்தபோதிலும், ஃபோட்டானிக் ஒருங்கிணைப்பின் முழு நன்மையையும் பயன்படுத்த சில தடைகளை கடக்க வேண்டும். இன்று அதிர்வெண்-பின் குறியாக்கத்தில், ஃபோட்டான் ஜோடிகளின் உருவாக்கம் ஒரு ஒற்றை-வளைய ரெசனேட்டரில் தன்னிச்சையான நான்கு-அலை கலவையின் மூலம் நிகழ்கிறது, சிப்புக்கு வெளியே விரும்பிய நிலை, எலக்ட்ரோ-ஆப்டிகல் மாடுலேட்டர்கள் மற்றும்/அல்லது பல்ஸ் ஷேப்பர்களைப் பயன்படுத்துகிறது. வணிக மாடுலேட்டர்கள் குறைந்த அலைவரிசையைக் கொண்டிருப்பதால், ஃபோட்டான்களைப் பிரிக்கும் அதிர்வெண் இடைவெளி சில பத்து ஜிகாஹெர்ட்ஸைத் தாண்டக்கூடாது, இது ரெசனேட்டரின் அதிகபட்ச இலவச நிறமாலை வரம்பிற்கு வரம்பை அமைக்கிறது. இறுதியாக, தன்னிச்சையான நான்கு-அலை கலவை திறன், ரெசனேட்டர் இல்லாத ஸ்பெக்ட்ரல் வரம்புடன் இருபடிக்கு அளவிடப்படுகிறது.¹⁵, உற்பத்தி விகிதம் மற்றும் அணுகக்கூடிய அதிர்வெண் தொட்டிகளின் எண்ணிக்கை ஆகியவற்றுக்கு இடையே குறிப்பிடத்தக்க வர்த்தகம் உள்ளது.

இந்த வேலையில், நானோ-ஃபோட்டோனிக் இயங்குதளத்தில் ஒளி கையாளுதலின் நெகிழ்வுத்தன்மை மற்றும் சிலிக்கான் ஃபோட்டானிக்ஸ் இல் சாத்தியமான அடர்த்தியான ஆப்டிகல் ஒருங்கிணைப்பைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் இந்த வரம்புகளை சமாளிக்க முடியும் என்பதைக் காட்டுகிறோம். எங்கள் அணுகுமுறையானது, ஒத்திசைவாக உந்தப்பட்ட பல ரிங் ரெசனேட்டர்களில் உருவாக்கப்படும் பைஃபோட்டான் அலைவீச்சுகளின் குறுக்கீட்டின் நேரடி, ஆன்-சிப் கட்டுப்பாட்டின் மூலம் விரும்பிய நிலையை உருவாக்குவதை அடிப்படையாகக் கொண்டது. ஒவ்வொரு மூலத்தின் ஒப்பீட்டு கட்டத்தைத் தேர்ந்தெடுப்பதன் மூலம், மாநிலங்களை நிரல்படுத்தக்கூடிய வழியில் "துண்டாக" உருவாக்க முடியும். கூடுதலாக, அதிர்வெண்-பின் இடைவெளியானது ரிங் ஆரத்துடன் தொடர்புடையதாக இல்லாததால், மெகாஹெர்ட்ஸ் தலைமுறை விகிதங்களை அடையும், மிக அதிக நுணுக்கமான ரெசனேட்டர்களுடன் ஒருவர் வேலை செய்யலாம். இந்த இரண்டு முன்னேற்றங்கள், அதாவது இலவச நிறமாலை வரம்பின் உயர் மதிப்புகளுடன் இணைந்து அதிக உமிழ்வு விகிதங்கள், ஆன்-சிப் கூறுகளைப் பயன்படுத்தி வெளியீட்டு நிலைக் கட்டுப்பாட்டுடன், பல வளையங்களைப் பயன்படுத்தி மட்டுமே சாத்தியமாகும்: அவை அசிமுதலில் குறியிடப்பட்ட அதிர்வெண் பின்களால் சாத்தியமாகாது. ஒற்றை ரெசனேட்டரின் முறைகள்.

அதே சாதனம் மூலம், அனைத்து சூப்பர்போசிஷன்களையும் உருவாக்க முடியும் என்பதை நாங்கள் நிரூபிக்கிறோம் |00⟩|00⟩ மற்றும் |11⟩|11⟩ மாநிலங்கள் அல்லது, வெவ்வேறு அதிர்வெண்-பின் இடைவெளியுடன் மற்றொரு கட்டமைப்பில், அனைத்து சூப்பர்போசிஷன்களும் |01⟩|01⟩ மற்றும் |10⟩|10⟩ மாநிலங்களில். ஒருவர் ஆன்-சிப் ஃபேஸ் ஷிஃப்டரை இயக்கி, பம்ப் உள்ளமைவை சரியான முறையில் அமைக்க வேண்டும். இதன் பொருள், கணக்கீட்டு அடிப்படையில் முழுமையாகப் பிரிக்கக்கூடிய நான்கு நிலைகளும், அதிகபட்சமாக சிக்கிய பெல் நிலைகளும் (∣∣Φ±⟩=(|00⟩±|11⟩)/2–|Φ±⟩=(|00⟩±|11⟩)/2 மற்றும் ∣∣Ψ±⟩=(|01⟩±|10⟩)/2–|Ψ±⟩=(|01⟩±|10⟩)/2) அணுகக்கூடியவை. எங்களின் உயர் தலைமுறை விகிதம், இந்த அனைத்து நிலைகளின் குவாண்டம் நிலை டோமோகிராபியைச் செய்ய அனுமதிக்கிறது, 97.5% தூய்மையுடன் 100% வரை நம்பகத்தன்மையை அடைகிறது.

சாதனத்தின் தன்மை மற்றும் செயல்பாட்டின் கொள்கை

சாதனம் திட்டவட்டமாக படத்தில் குறிப்பிடப்பட்டுள்ளது. 1அ. 600 × 220 nm உடன் சிலிக்கான் அலை வழிகாட்டியின் அடிப்படை குறுக்கு மின் (TE) பயன்முறையைப் பயன்படுத்தி இந்த அமைப்பு இயக்கப்படுகிறது.² குறுக்கு வெட்டு, சிலிக்காவில் புதைக்கப்பட்டது. ஆல்-பாஸ் உள்ளமைவில் இரண்டு சிலிக்கான் ரிங் ரெசனேட்டர்கள் (ரிங் ஏ மற்றும் ரிங் பி) ஃபோட்டான் ஜோடிகளின் ஆதாரங்களாக செயல்படுகின்றன. உயர் தலைமுறை விகிதங்களை உறுதிப்படுத்த அவற்றின் ஆரங்கள் சுமார் 30 μm ஆகும், மேலும் அவை இரண்டு இலவச நிறமாலை வரம்புகள் வேறுபட்டவை: FSR_A = 377.2 GHz மற்றும் FSR_B = 373.4 GHz, முறையே. இரண்டு மோதிரங்களும் ஒரு பஸ் அலை வழிகாட்டியுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளன, மேலும் அவற்றின் அதிர்வுக் கோடுகளை ரெசிஸ்டிவ் ஹீட்டர்களைப் பயன்படுத்தி சுயாதீனமாக டியூன் செய்யலாம். சாதனத்தில் டியூன் செய்யக்கூடிய Mach-Zehnder interferometer (MZI) உள்ளது, அதன் வெளியீடுகள் இரண்டு டியூன் செய்யக்கூடிய ஆட்-டிராப் ஃபில்டர்களின் உள்ளீட்டுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளன, இது ரிங் ஏ மற்றும் ரிங் பி ஆகியவற்றில் பம்ப் செய்யப்படும் புலத்தின் தீவிரம் மற்றும் தொடர்புடைய கட்டத்தைக் கட்டுப்படுத்த அனுமதிக்கிறது. தன்னிச்சையான நான்கு அலை கலவை பரிசோதனை¹⁶.

 

a இரண்டு ஆட்-டிராப் ஃபில்டர்கள் (எஃப்) வழியாக இரண்டு உருவாக்கும் வளையங்களுக்கு (ரிங் ஏ மற்றும் ரிங் பி) ஆப்டிகல் பம்பிங் சக்தியை அனுப்ப Mach Zehnder Interferometer (MZI) பயன்படுத்தப்படும் சாதனத்தின் திட்டம். இரண்டு வளையங்களுக்கான பம்ப் ரிலேடிவ் ஃபேஸ் ஒரு தெர்மோ-எலக்ட்ரிக் ஃபேஸ் ஷிஃப்டரால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. b-d Φ கட்டமைப்பில் இயக்கப்படும் சாதனத்துடன், பஸ் அலை வழிகாட்டி மூலம் மாதிரியின் நேரியல் தன்மை. ஐட்லரைச் சுற்றியுள்ள டிரான்ஸ்மிஷன் ஸ்பெக்ட்ரமின் விவரம் (பேனல் b, m = -5), பம்ப் (பேனல் c, m = 0), மற்றும் சமிக்ஞை (பேனல் d, m = +5) பட்டைகள் இரண்டு ரிங் ரெசனேட்டர்களுக்கும் சொந்தமான அதிர்வுகளைக் காட்டுகின்றன, முறையே A மற்றும் B லேபிள்களால் அடையாளம் காணப்படுகின்றன. இந்த கட்டமைப்பில், ரிங் பி உடன் தொடர்புடையது |0⟩s, நான் |0⟩s, ஐ சிக்னல் மற்றும் ஐட்லர் ஆகிய இரண்டிற்கும் அதிர்வெண் தொட்டிகள், ரிங் A உடன் தொடர்புடையது |1⟩s, நான் |1⟩s, ஐ சிக்னல் மற்றும் ஐட்லர் இரண்டிற்கும் அதிர்வுகள். e-g பேனல்கள் போலவே b-d, முறையே, ஆனால் சாதனம் உள்ளமைவு Ψ இல் அமைக்கப்பட்டுள்ளது. இங்கே, ரிங் A க்கு ஒத்திருக்கிறது |0⟩s|0⟩வி சமிக்ஞைக்கான அதிர்வு மற்றும் |1⟩i|1⟩i செயலிழந்தவருக்கு அதிர்வு, ரிங் பி ஒத்துள்ளது |1⟩s|1⟩வி சமிக்ஞைக்கான அதிர்வு மற்றும் |0⟩i|0⟩i சும்மா இருப்பவருக்கு அதிர்வு.

முழு அளவிலான படம்

பஸ் அலை வழிகாட்டி மூலம் நேரியல் பரிமாற்ற அளவீடுகள் படம். 1பி-ஜி. முதல் கட்டமைப்பில் (படம். 1b-d), இதை நாம் பின்னர் "Φ" என்று குறிப்பிடுவோம், ரிங் A மற்றும் Ring B இன் இரண்டு அதிர்வுகள் ஸ்பெக்ட்ரல் முறையில் சீரமைக்கப்பட்டு, பின்னர் உந்திப் பயன்படுத்துவதற்குப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, இதனால் படத்தில் ஒரே ஒரு டிரான்ஸ்மிஷன் டிப் 194 THz (1545 nm) இல் காணப்படுகிறது. . 1c. ரிங் A மற்றும் Ring B ஆகியவை வெவ்வேறு இலவச நிறமாலை வரம்புகளைக் கொண்டிருப்பதால், மற்ற அதிர்வுகள் சீரமைக்கப்படவில்லை, மேலும் ஒருவர் Δ(இடைவெளியுடன் இரட்டைச் சரிவைக் காணலாம்.m) = ∣m∣(FSR_A - FSR_B), உடன் m பம்ப் அதிர்வு தொடர்பான அஜிமுதல் வரிசை. படத்தில். 1b மற்றும் d, உடன் தொடர்புடைய டிரான்ஸ்மிஷன் டபுள் டிப்பை நாங்கள் திட்டமிடுகிறோம் m = - 5 மற்றும் m = +5, முறையே "ஐட்லர்" மற்றும் "சிக்னல்" என்று பெயரிடப்பட்டது. சிக்னல் மற்றும் ஐட்லர் பேண்டுகள் இரண்டிற்கும் ரிங் A மற்றும் ரிங் B இன் அதிர்வுகள் Δ = 19 GHz ஆல் பிரிக்கப்படுகின்றன. பின்னர், இரண்டு அதிர்வெண்கள் இரண்டு குவிட்களைக் குறிக்கும் அதிர்வெண்களின் சமிக்ஞை மற்றும் செயலற்ற ஜோடிகளுடன், குவிட்களின் இரண்டு நிலைகளையும் குறியாக்கம் செய்ய பயன்படுத்தப்படும். இந்த காரணத்திற்காக, படத்தில். 1b மற்றும் d, நாங்கள் பெயரிடுகிறோம் |0⟩s, நான் |0⟩s, ஐ இரண்டு அதிர்வெண் தொட்டிகள் பம்ப் அருகில், மற்றும் |1⟩s, நான் |1⟩s, ஐ அதிர்வெண்-பின் சிக்கலில் முந்தைய வேலைகளுக்கு ஏற்ப, இரண்டு தொட்டிகளும் பம்ப்பிலிருந்து மேலும் தொலைவில் உள்ளன⁶. எங்கள் சாதனம் வேறு உள்ளமைவிலும் செயல்பட முடியும், அதை நாங்கள் "Ψ" என்று குறிப்பிடுவோம். இங்கே Ring A மற்றும் B Ring ஆகியவை வெப்பமாக டியூன் செய்யப்படுகின்றன, இதனால் மாநிலங்களுக்கு ஒத்த அதிர்வுகள் இருக்கும் |0⟩i|0⟩i மற்றும் |1⟩s|1⟩வி ரிங் பி மற்றும் தொடர்புடையவை |0⟩s|0⟩வி மற்றும் |1⟩i|1⟩i ரிங் A க்கு சொந்தமானது (படம் பார்க்கவும். 1e-g). படத்தில் உள்ள அனைத்து பேனல்களிலிருந்தும் பார்க்க முடியும். 1b-g, இரண்டு உருவாக்கும் வளையங்களின் அதிர்வுகள் தரமான காரணிகளைக் கொண்டுள்ளன Q ≈ 150, 000 (முழு அகலம் பாதி அதிகபட்சம் Γ ≈ 1.3 GHz), இது நன்கு பிரிக்கப்பட்ட அதிர்வெண் தொட்டிகள் மற்றும் உயர் தலைமுறை விகிதங்களுக்கு உத்தரவாதம் அளிக்கிறது.

சாதனத்தின் செயல்பாட்டின் அடிப்படைக் கொள்கை பின்வருமாறு: (i) ரிங் A மற்றும் Ring B ஆகியவை வெப்ப ட்யூனர்களைக் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம் சரியான கட்டமைப்பில் (எ.கா., Φ) அமைக்கப்படுகின்றன; (ii) பம்ப் பவர் MZI மூலமாகவோ அல்லது நேரடியாக பஸ் அலை வழிகாட்டி மூலமாகவோ இரண்டு வளையங்களுக்கிடையில் தேவையான ஒப்பீட்டு கட்டம் மற்றும் வீச்சு ஆகியவற்றைக் கொண்டு ஒத்திசைவாக விநியோகிக்கப்படுகிறது; (iii) பஸ் அலை வழிகாட்டியில் ஃபோட்டான் ஜோடிகள் சேகரிக்கப்படுகின்றன, ஒவ்வொரு வளையத்திலும் தனித்தனியாக உருவாக்கப்படும் இரண்டு-ஃபோட்டான் நிலைகளின் ஒத்திசைவான சூப்பர்போசிஷனின் விளைவாக விரும்பிய நிலை உருவாகிறது.

தன்னிச்சையான நான்கு அலை கலவை

தன்னிச்சையான நான்கு-அலை கலவை (SFWM) மூலம் ஃபோட்டான் உற்பத்தி திறன் இரண்டு வளையங்களுக்கு சாதனத்தை உள்ளமைவு Ψ இல் அமைப்பதன் மூலம் மதிப்பிடப்பட்டது, இது பேருந்து அலை வழிகாட்டி மூலம் ஒவ்வொரு வளையத்தையும் தனித்தனியாக பம்ப் செய்ய வசதியானது. இரண்டு ரெசனேட்டர்களும் வெளிப்புற டியூன் செய்யக்கூடிய லேசர் மூலம் பம்ப் செய்யப்பட்டன, மேலும் சிப் வெளியீடு சிக்னல் (194.7–197.2 THz), பம்ப் (192.2–194.7 THz) மற்றும் ஐட்லர் (189.7–192.2 THz) பேண்டுகளில் டெலிகாம் தர கரடுமுரடான பட்டைகள் மூலம் பிரிக்கப்பட்டது. அலைநீளப் பிரிவு மல்டிபிளெக்சர் (துணை படம். 1). உருவாக்கப்பட்ட சிக்னல் மற்றும் ஐட்லர் ஃபோட்டான்கள் 8 ஜிகாஹெர்ட்ஸ் ஸ்டாப்-பேண்ட் மூலம் டியூன் செய்யக்கூடிய ஃபைபர் ப்ராக் கிராட்டிங்ஸைப் பயன்படுத்தி குறுகிய பட்டை வடிகட்டப்பட்டு ஒரு ஜோடி சூப்பர் கண்டக்டிவ் சிங்கிள்-ஃபோட்டான் டிடெக்டர்களுக்கு அனுப்பப்பட்டன. சிக்னல் மற்றும் செயலற்ற சேனல்களுக்கு, பஸ் அலை வழிகாட்டியிலிருந்து டிடெக்டர்கள் வரையிலான ஒட்டுமொத்த செருகும் இழப்புகள் முறையே 6 மற்றும் 7 dB ஆகும். பரிசோதனையின் முடிவுகள் படத்தில் சுருக்கப்பட்டுள்ளன. 2. இரண்டு வளையங்களும் ஒரே மாதிரியான தலைமுறை செயல்திறனை வெளிப்படுத்துகின்றன η=R/P2wg___=___/___wg2, உடன் η_A = 57.6 ± 2.1 ஹெர்ட்ஸ்/μW² ரிங் ஏ மற்றும் η_B = 62.4 ± 1.7 ஹெர்ட்ஸ்/μW² ரிங் பிக்கு¹⁵. உள் ஜோடி உருவாக்க விகிதம் R இரண்டு ரிங் ரெசனேட்டர்களுக்கும் 2 மெகா ஹெர்ட்ஸ் அதிகமாக இருக்கலாம் (படம். 2a) அதிக தற்செயல்-விபத்து விகிதம் (CAR) 10 ஐ விட அதிகமாக உள்ளது² உள்ளீட்டு சக்தியின் எந்த மதிப்பிற்கும் பெறப்பட்டது, உருவாக்கப்பட்ட நிலையின் உயர் தூய்மையை உறுதி செய்வதற்கான அவசியமான நிபந்தனை (படம். 2ஆ).

சாதனத்தின் இரண்டு வளையங்களைப் பயன்படுத்தி தன்னிச்சையான நான்கு-அலை கலவை மூலம் ஜோடிகளை உருவாக்குதல். அனைத்து அதிர்வுகளும் பிரிக்கப்படும் வகையில் இரண்டு செட் அதிர்வுகளும் மாற்றப்படுகின்றன (கட்டமைவு Ψ). ஒரு டியூன் செய்யக்கூடிய லேசர் ரிங் ஏ அல்லது ரிங் பி உடன் அதிர்வு மூலம் டியூன் செய்யப்படுகிறது, மேலும் தொடர்புடைய சிக்னல் மற்றும் ஐட்லர் ஃபோட்டான்கள் கண்டறியப்படுகின்றன. இதே போன்ற தற்செயல் விகிதங்கள் (a) கவனிக்கப்படுகிறது, இரண்டு வளையங்களும் ஒரே மாதிரியான தலைமுறை திறன்களைக் கொண்டுள்ளன என்பதை நிரூபிக்கிறது. ஃபோட்டான் வருகை நேர தாமதங்களின் எடுத்துக்காட்டு வரைபடத்தை இன்செட் காட்டுகிறது. குழு b கணக்கிடப்பட்ட CAR ஐக் காட்டுகிறது, இது உயர்-வரிசை ஃபோட்டான் நிலைகளின் உருவாக்கம் காரணமாக உள்ளீட்டு சக்தியின் உயர் மதிப்புகளுக்கான வழக்கமான குறைப்பைக் காட்டுகிறது.

முழு அளவிலான படம்

நாம் இப்போது உருவாக்கப்பட்ட ஃபோட்டான் ஜோடிகளின் நிறமாலை பண்புகள் மற்றும் சிக்கலின் ஆர்ப்பாட்டத்திற்கு திரும்புவோம். எங்கள் சாதனத்தை Φ உள்ளமைவில் செயல்படுமாறு அமைத்துள்ளோம், இது பின்னர் அதிகபட்சமாக சிக்கிய நிலையை உருவாக்க பயன்படும்

எங்கே |00⟩=|0⟩s|0⟩i|00⟩=|0⟩s|0⟩i, |11⟩=|1⟩s|1⟩i|11⟩=|1⟩s|1⟩i, மற்றும் கட்டம் θ இன்டர்ஃபெரோமீட்டருக்குப் பிறகு தெர்மோ-எலக்ட்ரிக் ஃபேஸ் ஷிஃப்டரில் செயல்படுவதன் மூலம் சரிசெய்யலாம் (துணைக் குறிப்பைப் பார்க்கவும் 1); θ = 0 மற்றும் θ = π நன்கு அறியப்பட்ட பெல் மாநிலங்களுக்கு ஒத்திருக்கிறது ∣∣Φ+⟩|Φ+⟩ மற்றும் ∣∣Φ-⟩|Φ−⟩, முறையே. சிக்னல் மற்றும் ஐட்லர் பேண்டுகளின் தொடர்புடைய SFWM ஸ்பெக்ட்ரம் படம். 3a மற்றும் b (மேல் பேனல்கள்); சாதனம் அமைக்க மின்சாரம் டியூன் செய்யப்பட்டது θ = 0, பம்ப் சக்தியுடன், MZI ஐப் பயன்படுத்தி A மற்றும் B வளையங்களுக்கு இடையில் சமமாகப் பிரிக்கவும். இங்கே நாம் அசிமுதல் வரிசையில் கவனம் செலுத்துகிறோம் m = ± 5, விளிம்பு சமிக்ஞை மற்றும் செயலற்ற நிறமாலையில் தனித்தனியாக உருவாக்கப்படும் அதிர்வெண் தொட்டிகளுடன்.

சும்மா இருப்பவர்களுக்கு இயல்பாக்கப்பட்ட தன்னிச்சையான நான்கு அலை கலவை நிறமாலை மற்றும் b பண்பேற்றம் இல்லாத (மேல் பேனல்கள்) மற்றும் இருப்பு (கீழ் பேனல்கள்) இரண்டிலும் டீமல்டிபிளெக்ஸுக்குப் பிறகு சமிக்ஞை சேனல்கள். பின் ஜோடி வரிசை m பம்ப் அதிர்வுகளைப் பற்றிக் குறிக்கப்படுகிறது, அதே சமயம் ஆட்-டிராப் ஃபில்டர் ரிங்க்களில் உருவாகும் தன்னிச்சையான நான்கு-அலை கலவையானது எஃப் எனக் குறிக்கப்படுகிறது. ஒவ்வொரு அதிர்வுக்கும் வெவ்வேறு அவுட்-இணைப்பு செயல்திறன் மற்றும் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டரின் வரையறுக்கப்பட்ட தெளிவுத்திறன் இருந்தபோதிலும், அது இன்னும் உள்ளது. உருவாக்கப்பட்ட தொட்டிகளின் தீவிரத்தில் எதிர்பார்க்கப்படும் சமச்சீரற்ற தன்மையை அவதானிக்க முடியும் m. சிக்னல் மற்றும் ஐட்லர் ஸ்பெக்ட்ராவில் டபுள்-சைட்பேண்ட் அடக்கப்பட்ட-கேரியர் மாடுலேஷனின் விளைவை கீழ் பேனல்கள் காட்டுகின்றன, அங்கு முதல்-வரிசை பக்கப்பட்டிகள் மட்டுமே பாதுகாக்கப்படுகின்றன. இங்கு காட்டப்பட்டுள்ள நிறமாலை, Eq விவரித்த மாநிலத்தின் தலைமுறையுடன் தொடர்புடையது. (1), நாங்கள் தேர்ந்தெடுத்த இடம் θ = π (பெல் நிலை ∣∣Φ-⟩|Φ−⟩) இந்த வேலையில் விவாதிக்கப்பட்ட எந்த சாதன அமைப்புகளுக்கும் ஒத்த நிறமாலை அடையக்கூடியது.

முழு அளவிலான படம்

இரண்டு-ஃபோட்டான் குறுக்கீடு

சிக்கலைக் காட்ட, டிமல்டிபிளெக்ஸ் செய்யப்பட்ட சமிக்ஞை மற்றும் செயலற்ற ஃபோட்டான்கள் திசைதிருப்பப்பட்டன (துணை படம் XNUMX ஐப் பார்க்கவும்). 1) இரண்டு தீவிர எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டர்களுக்கு (EOMs), ஒத்திசைவாக இயக்கப்படுகிறது FM = 9.5 GHz, இது தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட அசிமுதல் வரிசையின் அரை அதிர்வெண்-பின் பிரிப்பிற்கு ஒத்திருக்கிறது m = ±5. மாடுலேட்டர்கள் குறைந்தபட்ச பரிமாற்ற புள்ளியில் செயல்படுகின்றன (அதாவது, சார்பு மின்னழுத்தத்தில் V_π) டபுள்-சைட்பேண்ட் அடக்கப்பட்ட-கேரியர் அலைவீச்சு மாடுலேஷனை அடைய. பண்பேற்றம் செய்யும் RF சிக்னலின் வீச்சு, கேரியரிலிருந்து முதல்-வரிசை பக்கப்பட்டிகளுக்கு மாற்றப்பட்ட சக்தியை அதிகரிக்க தேர்வு செய்யப்பட்டது, பண்பேற்றம் குறியீட்டுடன் தொடர்புடைய பண்பேற்ற திறன் சுமார் −4.8 dB ஆகும். β ≈ 1.7. சிப்பில் உள்ள மாடுலேட்டர்களை ஒருங்கிணைப்பதன் மூலம் இந்த இழப்புகளைக் குறைக்கலாம். மேலும், மாடுலேட்டர்களின் அதிர்வெண் கட்ஆஃப் விட மிகவும் குறைவான அதிர்வெண்-பின் இடைவெளிகளைப் பயன்படுத்த எங்கள் அணுகுமுறை அனுமதிக்கிறது. இது சிக்கலான அலைநீளம் மாற்றும் மாடுலேஷன் நுட்பங்களைப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கும்^17,18 இரட்டை பக்கப்பட்டிகளின் உருவாக்கம் மற்றும் அதன் விளைவாக 3 dB கூடுதல் இழப்புகளைத் தவிர்க்க.

இதன் விளைவாக வரும் ஸ்பெக்ட்ரம் படத்தின் கீழ் பேனல்களில் காட்டப்பட்டுள்ளது. 3a மற்றும் b, இதில் ஒருவர் மூன்று சிகரங்களை அடையாளம் காண முடியும். உண்மையில், தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பண்பேற்றப்பட்ட அதிர்வெண் கொடுக்கப்பட்டால், மையமானது கீழ் மற்றும் மேல்-மாற்றப்பட்ட அசல் தொட்டிகளின் மேலெழுதலின் விளைவாகும். குவாண்டம் ஒளியியல் பார்வையில், இந்த செயல்பாடு அசல் அதிர்வெண் தொட்டிகளின் குவாண்டம் குறுக்கீட்டை அடைகிறது.¹² ஃபிரான்சன் இன்டர்ஃபெரோமீட்டரில் டைம்பின்கள் மூலம் என்ன செய்ய முடியும் என்பதைப் போன்றே^19,20. இங்கே குவாண்டம் குறுக்கீட்டின் அடையக்கூடிய தெரிவுநிலையானது, சிக்னல் மற்றும் ஐட்லர் ஃபோட்டான்களுக்கான இரண்டு அதிர்வெண் பின்களை குறியாக்கம் செய்யும் முறைகளின் ஸ்பெக்ட்ராவின் சரியான சூப்பர்போசிஷனைப் பொறுத்தது, முறையே, படத்தில் கோடிட்டுக் காட்டப்பட்டுள்ளது. 4a.

a உருவாக்கப்பட்ட செயலற்ற (சிவப்பு) மற்றும் சமிக்ஞை (நீலம்) அதிர்வெண் தொட்டிகளில் பண்பேற்றத்தின் விளைவின் திட்டம். அதிர்வெண் கலவையானது சிக்னல் மற்றும் செயலற்ற நிலைகள் ஒவ்வொன்றின் வரைபடங்களையும் மூன்று அதிர்வெண் கூறுகளின் சூப்பர் போசிஷனில் உருவாக்குகிறது: வெளிப்புறமானது நிகழ்தகவு வீச்சு விகிதாசாரத்தை நினைவூட்டுகிறது. |0⟩s, நான் |0⟩s, i or |1⟩s, நான் |1⟩s, ஐ, அதே சமயம் "சென்ட்ரல்" பின் இரண்டின் மேல்நிலையில் விளைகிறது. ஒவ்வொரு அதிர்வெண் மாற்றப்பட்ட தொட்டியும் ஒரு கட்டத்தை ± பெறுகிறது φ_{எஸ், ஐ} பண்பேற்றம் காரணமாக. உருவாக்கப்படும் தொட்டிகளின் சூப்பர்போசிஷன் பண்பேற்றம் அதிர்வெண்ணால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் மேற்பொருந்துதல் அதிகபட்சமாக இருக்கும்போது FM = Δ/2 உருவாக்கப்படும் தொட்டிகளின் சரியான பிரித்தறிய முடியாத தன்மையை அடையும் போது. b இரண்டு-ஃபோட்டான் தொடர்பு G(2)1,21,2(2) டியூனிங்கின் செயல்பாடாக அதிர்வெண் கலந்த தொட்டிகளின் FM - Δ/2. சோதனை புள்ளிகள் (கருப்பு புள்ளிகள்) மாறுபட்ட பண்பேற்றம் அதிர்வெண்களில் அதிர்வெண்-கலப்பு தொட்டிகளுக்கு இடையே உள்ள தற்செயல்களை எண்ணுவதன் மூலம் பெறப்பட்டது, அதே நேரத்தில் பண்பேற்றம் கட்டத்தை நிலையானதாக வைத்து, இயல்பாக்குகிறது. பிழை பார்கள் (வெளிர் சாம்பல்) Poissonian புள்ளிவிவரங்கள் அனுமானித்து மதிப்பிடப்பட்டது. நீல வளைவு Eq இன் படி வளைவின் சிறந்த பொருத்தத்தைக் குறிக்கிறது. (2), நல்ல உடன்பாட்டைக் காட்டுகிறது (c) தத்துவார்த்த கணிப்புகளுடன்.

முழு அளவிலான படம்

தற்செயலான எண்ணிக்கைக்காக, மாடுலேட்டட் சிக்னல் மற்றும் ஐட்லர் ஃபோட்டான்கள் நாரோபேண்ட் ஃபைபர் ப்ராக் கிரேட்டிங்ஸைப் பயன்படுத்தி வடிகட்டப்பட்டு, தொடர்புடைய மாடுலேட்டரின் வெளியீட்டில் உள்ள மையக் கோட்டை மட்டும் தேர்ந்தெடுத்து ஒற்றை-ஃபோட்டான் டிடெக்டர்களுக்கு அனுப்பப்பட்டன. இந்த பரிசோதனையின் முடிவுகள் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளன. 4பண்பேற்றம் அதிர்வெண்ணின் செயல்பாடாக b மற்றும் c. சாதனத்திலிருந்து EOM களுக்கு பரவும் போது ஃபோட்டான்களால் பெறப்பட்ட பல்வேறு கட்டங்கள் காரணமாக தொடர்புகளின் விரைவான அலைவு ஏற்படுகிறது. அதிர்வுகள் ஒரே மாதிரியாக இருந்தால் Q காரணி மற்றும் இணைத்தல் திறன், தற்செயல் விகிதம் குறுக்கு தொடர்பு செயல்பாட்டிற்கு விகிதாசாரமாகும் (துணைக் குறிப்பைப் பார்க்கவும் 3):

எங்கே δT = t_i - t_s EOM களில் ஐட்லர் மற்றும் சிக்னல் வருகை நேரங்களுக்கு இடையே உள்ள வித்தியாசம், மற்றும் φ_s(i) சிக்னல் (ஐட்லர்) மாடுலேட்டர் டிரைவிங் கட்டமாகும். படம் 4b சோதனை முடிவுகளுக்கும் Eq விவரித்த வளைவுக்கும் இடையே நல்ல உடன்பாட்டைக் காட்டுகிறது. (2) க்கு φ_s - φ_i = θ/ 2 மற்றும் δT = 8.5 ns, இது எங்கள் அமைப்பில் ஐட்லர் மற்றும் சிக்னல் EOMகளுக்கு இடையே உள்ள ~2 மீ பாதை வேறுபாட்டிற்கு ஒத்திருக்கிறது. மாதிரியின் குறைந்த-சதுரப் பொருத்தத்திலிருந்து பெறப்பட்ட வளைவுத் தெரிவுநிலை V = 98.7 ± 1.2%. இரண்டு-ஃபோட்டான் தொடர்பு அதன் அதிகபட்ச மதிப்பை அடைகிறது G(2)s, நான் (எஃப்.எம்)≈2 s, i(2)(®m)≈2 போது FM = Δ/2, அதிர்வெண்-பின் சிக்கலில் மற்ற வேலைகளில் காட்டப்பட்டுள்ளது¹². மூலத்தின் அதிக பிரகாசத்திற்கு நன்றி, மாடுலேட்டர்களின் கூடுதல் இழப்புகளுடன் கூட கண்டறியும் கருவிகளின் தற்செயல் எண்ணிக்கையானது இரைச்சல் அளவை விட அதிகமாக இருக்கும், CAR நிலை > 50 மற்றும் கண்டறியப்பட்ட தற்செயல் வீதம் > 2 kHz, இதனால் அதிக குறுக்கீடு வடிவத்தைக் குறிக்கிறது. தெரிவுநிலை.

இந்த முடிவுகளை கையில் வைத்து, நாங்கள் அமைக்கிறோம் FM = Δ/2 மற்றும் மாறுபட்டது φ_s பெல் போன்ற பரிசோதனையை செய்ய. தொடர்புடைய குவாண்டம் குறுக்கீடு வளைவுகள் துணைக் குறிப்பில் தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளன 2.

குவாண்டம் நிலை டோமோகிராபி

இறுதியாக, கட்டுப்படுத்தக்கூடிய வெளியீட்டு நிலையுடன் சிப், அதிர்வெண்-பின் ஃபோட்டான் ஜோடிகளை நேரடியாக உருவாக்க எங்கள் சாதனத்தை இயக்க முடியும் என்பதைக் காட்டுகிறோம். ஆராயப்பட்ட ஒவ்வொரு உள்ளமைவுக்கும், நாங்கள் குவாண்டம் நிலை டோமோகிராபி செய்தோம்²¹. முதலில், சாதனத்தை உள்ளமைவில் வைத்தோம் Φ, இதில் ரிங் ஏ மற்றும் ரிங் பி மாநிலத்தில் ஃபோட்டான் ஜோடிகளை உருவாக்குகின்றன. |0⟩s, நான் |0⟩s, i மற்றும் |1⟩s, நான் |1⟩s, ஐ, முறையே. இவ்வாறு, கணக்கீட்டு அடிப்படையில் இரண்டு நிலைகள் |00⟩=|0⟩s|0⟩i|00⟩=|0⟩s|0⟩i மற்றும் |11⟩=|1⟩s|1⟩i|11⟩=|1⟩s|1⟩i படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, பொருத்தமான ரெசனேட்டரை மட்டும் தேர்ந்தெடுத்து பம்ப் செய்வதன் மூலம் உருவாக்க முடியும். 5a மற்றும் b. குவாண்டம் நிலை டோமோகிராபி மூலம் மாநிலங்கள் வகைப்படுத்தப்பட்டன^12,21,22, முறைகள் பிரிவில் விவரிக்கப்பட்டுள்ளது. இரண்டு நிகழ்வுகளிலும், மாநிலங்கள் துல்லியமாக இனப்பெருக்கம் செய்யப்படுகின்றன, நம்பகத்தன்மை மற்றும் தூய்மை 90% ஐ விட அதிகமாக உள்ளது.

இடமிருந்து வலமாக நெடுவரிசைகள் முறையே மாநிலங்களைக் குறிக்கின்றன: |00⟩|00⟩, |11⟩|11⟩, ∣∣Φ+⟩|Φ+⟩, மற்றும் ∣∣Φ-⟩|Φ−⟩. a-d உருவாக்கப்பட்ட ஒவ்வொரு மாநிலத்திற்கும் சாதன உந்தித் திட்டம். பம்ப் லேசர் மூலம் மூடப்பட்ட பாதை சிவப்பு நிறத்தில் சிறப்பிக்கப்பட்டுள்ளது. தலைமுறை வளையங்கள் A மற்றும் B ஆகியவை ட்யூன் செய்யக்கூடிய MZI இல் செயல்படுவதன் மூலம் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டவை, அதே சமயம் பம்பின் ஒப்பீட்டு கட்டம் வெப்ப நிலை மாற்றி மூலம் மாறுபடும். e-h உண்மையான மற்றும் g-l உருவாக்கப்பட்ட ஒவ்வொரு நிலைகளுக்கும் புனரமைக்கப்பட்ட அடர்த்தி மெட்ரிக்ஸின் கற்பனையான பகுதிகள், அதிகபட்ச சாத்தியக்கூறு முறை மூலம் மதிப்பிடப்படுகிறது. F, P, மற்றும் EF முறையே, ஒவ்வொரு புனரமைக்கப்பட்ட மாநிலத்தின் உருவாக்கத்தின் நம்பகத்தன்மை, தூய்மை மற்றும் சிக்கலைக் குறிக்கிறது.

முழு அளவிலான படம்

இரண்டாவது பரிசோதனையில், MZI ஆனது பம்ப் ஆற்றலைப் பிரிப்பதற்காக இயக்கப்பட்டது, இதனால் ரிங் A மற்றும் ரிங் B இல் ஒரு ஃபோட்டான் ஜோடியை உருவாக்கும் நிகழ்தகவுகள் சமமாக இருக்கும். பம்ப் சக்தி போதுமான அளவு குறைவாக இருந்தால், இரண்டு-ஃபோட்டான் ஜோடிகளை வெளியிடுவதற்கான நிகழ்தகவு மிகக் குறைவு, பின்னர் உருவாக்கப்பட்ட அதிர்வெண் தொட்டிகள் மாநிலத்தில் இருக்கும் |Φ(θ)⟩|Φ(︎)⟩ Eq விவரித்தார். (1), கட்ட காரணி எங்கே θ MZI க்குப் பிறகு கட்ட ஷிஃப்டரால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. அமைப்பதன் மூலம் θ = 0 அல்லது π, எங்களால் இரண்டு பெல் நிலைகளை உருவாக்க முடிந்தது ∣∣Φ+⟩|Φ+⟩ மற்றும் ∣∣Φ-⟩|Φ−⟩, முறையே (படம் பார்க்கவும். 5c மற்றும் d). அடர்த்தி மேட்ரிக்ஸின் உண்மையான மற்றும் கற்பனையான பகுதிகள் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளன. 5ஜி, எச், கே மற்றும் எல். எதிர்பார்த்தபடி, அடர்த்தி மேட்ரிக்ஸின் உண்மையான பகுதியில் பூஜ்ஜியமற்ற ஆஃப்-மூலைவிட்ட சொற்களைக் கண்டறிந்தோம், இது சிக்கலைக் குறிக்கிறது. இந்தச் சந்தர்ப்பங்களிலும், சாதனமானது 90%க்கும் அதிகமான தூய்மை மற்றும் நம்பகத்தன்மையுடன் விரும்பிய நிலையை வெளியிடும் திறன் கொண்டது. உருவாக்கத்தின் சிக்கல், உருவாக்கப்பட்ட ஜோடிகளின் சிக்கலைக் கணக்கிடுவதற்கான தகுதியின் எண்ணிக்கை²³, அளவிடப்பட்ட அடர்த்தி மெட்ரிக்ஸிலிருந்து பிரித்தெடுக்கப்பட்டது, இரண்டு பெல் நிலைகளுக்கு மதிப்புகள் > 80%, இரண்டு பிரிக்கக்கூடிய நிலைகளுக்கு <20% மதிப்புகளுக்கு மாறாக |00⟩|00⟩ மற்றும் |11⟩|11⟩.

எங்கள் சாதனம் Ψ உள்ளமைவில் செயல்பட முடியும், படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி வளைய அதிர்வுகள் ஏற்பாடு செய்யப்பட்டுள்ளன. 1e-g. இந்த வழக்கில், மீதமுள்ள இரண்டு கணக்கீட்டு அடிப்படை நிலைகளையும் ஒருவர் உருவாக்க முடியும் |01⟩|01⟩, |10⟩|10⟩ மற்றும் இரண்டு மீதமுள்ள பெல் மாநிலங்கள் ∣∣Ψ+⟩|Ψ+⟩ மற்றும் ∣∣Ψ-⟩|Ψ−⟩. இந்த கட்டமைப்பில், இரண்டு ரிங் ரெசனேட்டர்களுக்கான பம்ப் அதிர்வுகள் சீரமைக்கப்படவில்லை என்பதை நினைவில் கொள்க (படம். 1எஃப்)

இரண்டு பிரிக்கக்கூடிய நிலைகளை உருவாக்கும் போது, ​​ஒன்று ரிங் ஏ (உருவாக்க |01⟩|01⟩) அல்லது ரிங் பி (உருவாக்க |10⟩|10⟩) பம்பை அதனுடன் தொடர்புடைய அதிர்வலைக்கு மாற்றியமைப்பதன் மூலம் பஸ் அலை வழிகாட்டி மூலம் செலுத்தப்பட்டது (படம் XNUMX ஐப் பார்க்கவும்). 6a மற்றும் b). இரண்டு பெல் நிலைகளை உருவாக்க, பம்ப் பல்ஸ் ஸ்பெக்ட்ரம் (இரண்டு அதிர்வுகளுக்கு நடுவில் இருக்கும்படி டியூன் செய்யப்பட்டுள்ளது) இரண்டு பம்ப் அதிர்வுகளுக்கு இடையே உள்ள பாதி வித்தியாசத்திற்கு ஒத்த அதிர்வெண்ணில் இயக்கப்படும் வெளிப்புற EOM ஐப் பயன்படுத்தி வடிவமைக்கப்படுகிறது (FM_,p = Δ_p/2 = 19 GHz) (படம் பார்க்கவும். 6c மற்றும் d மற்றும் முறைகள் பிரிவு). மாநிலங்களுக்கு ஒற்றை-ஃபோட்டான் ஜோடியை உருவாக்குவதற்கான சமமான நிகழ்தகவு வீச்சுகளைப் பெறுவதற்கு பண்பேற்றத்தைத் தையல்படுத்துவதன் மூலம் உந்தி விகிதம் மற்றும் இரண்டு வளையங்களுக்கு இடையிலான கட்டம் சரிசெய்யப்பட்டன. |01⟩|01⟩ மற்றும் |10⟩|10⟩ முறையே, இரட்டை ஜோடி உருவாக்கத்தின் நிகழ்தகவை மிகக் குறைவாக வைத்திருக்கும் போது. EOM டிரைவிங் கட்டத்தைச் சரிசெய்வதன் மூலம் சூப்பர்போசிஷனின் ஒப்பீட்டு கட்டத்தைக் கட்டுப்படுத்தலாம் ∣∣Ψ+⟩|Ψ+⟩ or ∣∣Ψ-⟩|Ψ−⟩.

இடமிருந்து வலமாக நெடுவரிசைகள் முறையே மாநிலங்களைக் குறிக்கின்றன: |01⟩|01⟩, |10⟩|10⟩, ∣∣Ψ+⟩|Ψ+⟩, மற்றும் ∣∣Ψ-⟩|Ψ−⟩. a-d சாதன உந்தி திட்டம். பஸ் அலை வழிகாட்டி பம்பிற்கான உள்ளீடாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அதேசமயம் தலைமுறை வளையங்களின் அதிர்வுகள் பம்பின் ஸ்பெக்ட்ரல் ஷேப்பிங் (பண்பேற்றம்) மூலம் நிவர்த்தி செய்யப்படுகிறது, இது சிப்புடன் இணைவதற்கு முன் செய்யப்படுகிறது. உள்ளீடு மாடுலேட்டர் இயக்கியின் கட்டத்தை சரிசெய்வதன் மூலம் A மற்றும் B வளையங்களுக்கு இடையே உள்ள தொடர்புடைய தலைமுறை கட்டம் டியூன் செய்யப்படுகிறது. e-l உருவாக்கப்பட்ட ஒவ்வொரு நிலைகளுக்கும் புனரமைக்கப்பட்ட அடர்த்தி மெட்ரிக்குகள் (படத்தின் தலைப்பைப் பார்க்கவும். 5 விவரங்களுக்கு).

முழு அளவிலான படம்

உருவாக்கப்பட்ட நான்கு நிலைகள் முந்தைய வழக்கைப் போலவே குவாண்டம் நிலை டோமோகிராபி மூலம் வகைப்படுத்தப்பட்டன. இருப்பினும், சமிக்ஞைக்கான பின் இடைவெளியின் இரண்டு வெவ்வேறு மதிப்புகளை இங்கே வலியுறுத்துகிறோம் (Δ_s = 19 GHz) மற்றும் ஐட்லர் (Δ_i = 3Δ_s = 57 GHz) குவிட்கள் பயன்படுத்தப்பட்டன. Δ க்கு வெவ்வேறு மதிப்புகளைக் கொண்ட இரண்டு குவிட்களின் ஹில்பர்ட் இடைவெளிகளின் டென்சர் தயாரிப்பிலிருந்து இரண்டு குவிட்களின் ஹில்பர்ட் ஸ்பேஸ் கட்டமைக்கப்படுவதால், இது சிக்கலின் தலைமுறைக்கு ஒரு பிரச்சனையாக இல்லை._s மற்றும் Δ_i, இது முதல் முறையாக, சீரற்ற இடைவெளிக்கான அதிர்வெண்-பின் டோமோகிராபியை நிரூபிக்கும் வாய்ப்பை எங்களுக்கு வழங்கியது. சிக்னல் மற்றும் செயலற்ற EOMகளை இயக்குவதன் மூலம் இது செய்யப்படுகிறது (துணை படம். 1) வெவ்வேறு அதிர்வெண்களில் தொடர்புடைய அதிர்வுகளின் அரை அதிர்வெண் இடைவெளிக்கு சமம்.

சோதனை முடிவுகள் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளன. 6இ-எல். நான்கு மாநிலங்களும் 90% அல்லது அதற்கு மேல் நம்பகத்தன்மை மற்றும் 85 மற்றும் 100% இடையே தூய்மையுடன் தயாரிக்கப்பட்டன. பிரிக்கக்கூடிய மாநிலங்களுக்கு உருவாக்கத்தின் சிக்கல் 5% க்கும் குறைவாக உள்ளது |01⟩|01⟩ மற்றும் |10⟩|10⟩, பெல் மாநிலங்களுக்கு 80%க்கு மேல் ∣∣Ψ+⟩|Ψ+⟩ மற்றும் ∣∣Ψ-⟩|Ψ−⟩, எதிர்பார்த்தபடி. புனரமைக்கப்பட்ட அடர்த்தி மெட்ரிக்குகள் படம் XNUMX இல் தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளவற்றுடன் அதிகரித்த சத்தத்தைக் காட்டுகின்றன. 5 ஏனெனில் எங்கள் ஐட்லர் மாடுலேட்டரின் மாடுலேட்டரின் செயல்திறன் அதிக அதிர்வெண்ணில் கணிசமாகக் குறைக்கப்பட்டது, இதன் விளைவாக கூடுதல் இழப்புகள் மற்றும் டிடெக்டர்களின் எண்ணிக்கை விகிதத்தைக் குறைக்கிறது (முறைகள் பகுதியைப் பார்க்கவும்).

உயர் பரிமாண நிலைகளுக்கு அளவிடுதல்

ஒத்திசைவான உற்சாகமான வளையங்களின் எண்ணிக்கையை அளவிடுவதன் மூலம் எங்கள் அணுகுமுறையை அதிர்வெண்-பின் குவிட்களுக்கு பொதுமைப்படுத்தலாம். வேறுபட்ட சாதன ஹோஸ்டிங்கைப் பயன்படுத்தி இந்தத் திறனைக் கொள்கை விளக்கத்திற்கான ஆதாரத்தை நாங்கள் வழங்குகிறோம் d = 4 மோதிரங்கள் மற்றும் சேர்-துளி வடிகட்டிகள். ஏ, பி, சி மற்றும் டி என பெயரிடப்பட்ட நான்கு மூலங்களும் ஆரங்களைக் கொண்டுள்ளன R_j = R₀ + jδR (உடன் j = 0,…, d - 1), எங்கே R₀ = 30 μm மற்றும் δR = 0.1 μm, இது பம்பிலிருந்து 9 FSR இல் ~ 7 GHz இன் தொட்டி இடைவெளிக்கு வழிவகுக்கிறது. பஸ் அலை வழிகாட்டியின் வெளியீட்டில் சாதனத்தின் நிறமாலை பதில், படம். 7a, சமிக்ஞை மற்றும் செயலற்ற ஃபோட்டான்கள் மற்றும் பம்ப் அதிர்வெண்ணில் மோதிரங்களின் ஒன்றுடன் ஒன்று அதிர்வுகளுடன் தொடர்புடைய நான்கு சம தூரத் தொட்டிகளைக் (0, 1, 2, 3 என பெயரிடப்பட்டது) காட்டுகிறது. குவிட்களைப் போலவே, பம்பை நான்கு பாதைகளாகப் பிரிக்க MZI மரத்தைப் பயன்படுத்தினோம், ஒவ்வொன்றும் ஃபோட்டான் ஜோடி மூலங்களில் புலத்தின் தீவிரத்தைக் கட்டுப்படுத்தப் பயன்படும் வெவ்வேறு ஆட்-டிராப் ரிங் ஃபில்டருக்கு உணவளிக்கின்றன. நான்கு கணக்கீட்டு அடிப்படை நிலைகள் மற்றும் அருகிலுள்ள அதிர்வெண் பின் ஜோடிகளால் உருவாக்கப்பட்ட இரு பரிமாண பெல் நிலைகளை உருவாக்கும் திறனில் நாங்கள் கவனம் செலுத்தினோம். முதலாவதாக, ஆட்-ட்ராப் ஃபில்டர்கள் ஒரு நேரத்தில் அதிர்வுகளில் டியூன் செய்யப்படுகின்றன. இது உருவாக்கப்படும் கணக்கீட்டு அடிப்படை நிலையைத் தேர்ந்தெடுக்கிறது. நாங்கள் அந்த மாநிலங்களை ஒரு நிகழ்த்துவதன் மூலம் வகைப்படுத்தினோம் Z-அடிப்படை தொடர்பு அளவீடு, அதாவது, சிக்னல் மற்றும் செயலற்ற ஃபோட்டானை முன்வைப்பதன் மூலம் Z-அடிப்படையில் {|l⟩s|m⟩i},l(m)=0,1,2,3{|⟩s|�⟩i},�(�)=0,1,2,3, நான்கு அதிர்வெண் தொட்டிகளுக்கு இடையே உள்ள சீரான தன்மை மற்றும் க்ரோஸ்டாக்கை அளவிட. தொடர்பு மெட்ரிக்குகளில் இருந்து, படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது. 7b-e, தற்செயல் எண்ணிக்கைகளின் விகிதத்தை அளவிட முடியும் அனைத்து அதிர்வெண்-தொடர்புடைய அடிப்படையில் |l⟩s|l⟩i|⟩s|⟩i அதற்கு தொடர்பற்ற அடிப்படையில் ∑_{l≠மட்டுமே}, மற்றும் இது இரண்டு அளவு ஆர்டர்கள் ஆகும். உள்ளீட்டில் உள்ள MZI மரத்தில் செயல்படுவதன் மூலம் வெவ்வேறு அடிப்படை நிலைகளின் சற்று மாறுபட்ட வீச்சுக்கு நாம் ஈடுசெய்ய முடியும். இரண்டாவதாக, 0–1, 1–2, மற்றும் 2–3 ஆகிய அடுத்தடுத்த அதிர்வெண்-பின் ஜோடிகளுடன் தொடர்புடைய ஆட்-டிராப் ஃபில்டர்கள் ஒரு நேரத்தில் அதிர்வுகளில் டியூன் செய்யப்படுகின்றன, இதனால் பெல் நிலைகளை உருவாக்குகிறது. ∣∣Φ+⟩0,1|Φ+⟩0,1, ∣∣Φ+⟩1,2|Φ+⟩1,2 மற்றும் ∣∣Φ+⟩2,3|Φ+⟩2,3, ∣∣Φ+⟩l,m=(|ll⟩+|mm⟩)/2–|Φ+⟩�,�=(|��⟩+|��⟩)/2. மின்-ஆப்டிக் மாடுலேட்டருடன் தொடர்புடைய அதிர்வெண் தொட்டிகளை கலப்பதன் மூலம் குவாண்டம் குறுக்கீட்டின் தெரிவுநிலை மதிப்பிடப்படுகிறது. குவிட் பரிசோதனையைப் போலல்லாமல், இங்கே நாம் ஒரு பண்பேற்றம் அதிர்வெண்ணைத் தேர்வு செய்கிறோம், அது பின்களுக்கு இடையேயான நிறமாலை பிரிப்புடன் பொருந்துகிறது. பேஸ்பேண்டிற்கு சமமான அலைவீச்சின் முதல் வரிசை பக்கப்பட்டிகளை உருவாக்க கட்டமைக்கப்பட்ட ஃபேஸ் மாடுலேட்டர்களைப் பயன்படுத்தினோம் மற்றும் சிக்னல்/ஐட்லர் பின்கள் 0, 1, 2 மற்றும் 3 இல் தற்செயல் நிகழ்வுகளைப் பதிவு செய்தோம். இதன் விளைவாக வரும் பெல் வளைவுகள், படம். 7f, பார்வைகள் உள்ளன V_0,1 = 0.831 (5), V_1,2 = 0.884(6), மற்றும் V_2,3 = 0.81(1), எல்லா நிகழ்வுகளிலும் பின்-ஜோடிகளுக்கு இடையில் சிக்கலின் இருப்பைக் குறிக்கிறது. இரு பரிமாண வழக்கைப் போலவே, படத்தில் உள்ள மூன்று பெல் வளைவுகளுக்கு இடையிலான தொடர்புடைய கட்டம் என்பது கவனிக்கத்தக்கது. 7அதிகபட்சமாக சிக்கியுள்ள உயர் பரிமாண பெல் நிலைகளை உணர, ஆன்-சிப் ஃபேஸ் ஷிஃப்டர்களைப் பயன்படுத்தி f ஐ சரிசெய்ய முடியும்.

a உயர் பரிமாண நிலைகளை உருவாக்க பயன்படும் சாதனத்தின் இயல்பான பரிமாற்ற நிறமாலை. சாதனத்தின் தளவமைப்பு படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளதைப் போன்றது. 1a, ஆனால் நான்கு தலைமுறை வளையங்கள் (A, B, C, D என பெயரிடப்பட்டவை) இதில் ஈடுபட்டுள்ளன. இடமிருந்து வலமாக உள்ள பேனல்கள் முறையே ஐட்லர், பம்ப் மற்றும் சிக்னல் அதிர்வுகள் சம்பந்தப்பட்ட நான்கு வளையங்களுடன் தொடர்புடையவை. b-e முறையே ஏ, பி, சி, டி மோதிரங்களை பம்ப் செய்யும் போது ஒவ்வொரு ஜோடி ரெசனேட்டர்களுக்கும் தற்செயல் எண்ணிக்கையைக் காட்டும் தொடர்பு அணிகள். f உருவாக்கப்பட்ட நிலைகளில் நிகழ்த்தப்படும் பெல் வகை குவாண்டம் குறுக்கீடு அளவீடுகள் ∣∣Φ+⟩0,1|Φ+⟩0,1 (ஆரஞ்சு புள்ளிகள்), ∣∣Φ+⟩1,2|Φ+⟩1,2 (பச்சை புள்ளிகள்), மற்றும் ∣∣Φ+⟩2,3|Φ+⟩2,3 (நீல புள்ளிகள்).

முழு அளவிலான படம்

எந்தவொரு நேர்கோட்டு சூப்பர்போசிஷன் உட்பட, பலவகையான பிரிக்கக்கூடிய மற்றும் அதிகபட்சமாக சிக்கியுள்ள நிலைகளை நாங்கள் நிரூபித்தோம். {|00⟩,|11⟩}{|00⟩,|11⟩} or {|01⟩,|10⟩}{|01⟩,|10⟩}, மல்டி ப்ராஜெக்ட் வேஃபர் ரன்களுடன் இணக்கமாக இருக்கும் சிலிக்கான் ஃபோட்டானிக் தொழில்நுட்பங்களுடன் புனையப்பட்ட ஒற்றை நிரல்படுத்தக்கூடிய நானோ-ஃபோட்டோனிக் சாதனத்தில் அதிர்வெண்-பின் குறியாக்கத்தைப் பயன்படுத்தி உருவாக்க முடியும். குவாண்டம் கம்யூனிகேஷன் முதல் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் வரையிலான பயன்பாடுகளில் பரவலான பயன்பாட்டிற்கு இந்தச் சாதனங்கள் கிடைக்கும் என்பதற்கு இது உத்தரவாதம் அளிக்கிறது.

எங்கள் அணுகுமுறையானது அதிர்வெண்-பின் சாதனங்களை ஒருங்கிணைப்பதற்கான ஒரு புதுமையான முன்னுதாரணமாக அமைகிறது, இது மொத்த உத்திகளின் சிறியமயமாக்கலுக்கு அப்பாற்பட்டது. உண்மையில், முந்தைய செயலாக்கங்களைப் போலல்லாமல், ஒரு ஆரம்ப நிலையின் ஆஃப்-சிப் கையாளுதலை நம்பாமல், அனைத்து நிலைகளும் சாதனத்திற்குள் உருவாக்கப்படுகின்றன. ஒரு உள்ளமைவில் (Φ) தெர்மோ-ஆப்டிக் ஆக்சுவேட்டர்களின் மின் கட்டுப்பாடு மூலமாகவும், மற்றொன்றில் (Ψ) பம்ப் ஸ்பெக்ட்ரல் பண்புகளைத் தையல் செய்வதன் மூலமாகவும், உருவாக்கப்பட்ட நிலையின் கட்டுப்பாட்டை, சிப்பில் உடனடியாக அணுகக்கூடியதாகக் காட்டப்பட்டது. சாதனத்தின் எதிர்காலப் பதிப்பில், நிலையின் வரையறைக்கு இரண்டுக்கும் மேற்பட்ட வளையங்களைப் பயன்படுத்துவது, இரண்டு உள்ளமைவுகளும் குவிட்களுக்கு ஒரே அலைவரிசை இடைவெளியைக் கொண்டிருக்க அனுமதிக்கும். இதன் விளைவாக, சாதனமானது நான்கு பெல் நிலைகளையும் ஒரே இயற்பியல் குணாதிசயங்களுடன் உருவாக்கும் திறன் கொண்டதாக இருக்கும், இது சமீபத்தில் வெளிப்புறமாக துருவப்பட்ட லித்தியம் நியோபேட் படிகத்தைப் பயன்படுத்தி நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது.²⁴; இரண்டு குவிட்களின் ஹில்பர்ட் இடத்தைப் பற்றி ஆராயவும் இது பயன்படுத்தப்படும்.

எங்கள் அணுகுமுறையில், அதிர்வெண்-பின் இடைவெளியானது ரெசனேட்டர் லைன்விட்த் மூலம் மட்டுமே வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது, எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டர்களுக்கான தேவைகள் முந்தைய செயலாக்கங்களைப் பொறுத்தவரை மிகவும் தளர்வானவை. உண்மையில், இந்த வேலையில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, அதிர்வெண்-பின் பிரிப்பு தற்போதுள்ள சிலிக்கான்-ஒருங்கிணைந்த மாடுலேட்டர்களுடன் இணக்கமானது²⁵. எனவே, சிப்பில் ஒருங்கிணைந்த மாடுலேட்டர்களை உள்ளடக்கிய எங்கள் சாதனத்தின் எதிர்கால பரிணாமத்தை ஒருவர் எதிர்பார்க்கலாம். இது குவாண்டம் கீ விநியோகம் மற்றும் பொதுவாக குவாண்டம் தகவல்தொடர்புகள் போன்ற நடைமுறை பயன்பாடுகளுக்கு அதன் பொருத்தத்தை மேலும் அதிகரிக்கும். கூடுதலாக, படம் XNUMX இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, இரண்டு குவிட்களுக்கும் பின் இடைவெளி Δ ஐ சுயாதீனமாக தேர்ந்தெடுக்கும் திறன். 1b-g, மூலத்தின் பொறியியலுக்குப் பயன்படுத்தக்கூடிய அதிர்வெண்-பின் குறியாக்கத்திற்கான அடிப்படையைத் தேர்ந்தெடுப்பதில் கூடுதல் நெகிழ்வுத்தன்மையைக் காட்டுகிறது.

சிலிக்கான் அடர்த்தியான ஒருங்கிணைப்பைப் பயன்படுத்தி, எளிய குவிட்களுக்குப் பதிலாக அதிர்வெண் க்யூடிட்களைப் பயன்படுத்துவதற்கான வாய்ப்பைத் திறந்து, இரண்டுக்கும் மேற்பட்ட உற்பத்தி வளையங்களைக் கொண்ட சாதனங்களை வடிவமைத்து செயல்படுத்த முடியும். பல கோட்பாட்டு முன்மொழிவுகளில் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளபடி, குவாண்டம் தொடர்பு, உணர்தல் மற்றும் கணினி வழிமுறைகளில் பல பயன்பாடுகளுக்கு இத்தகைய திறன் முக்கிய முக்கியத்துவம் வாய்ந்ததாக இருக்கும்.²⁶. கூடுதலாக, அனைத்து ஆப்டிகல் அதிர்வெண் மாற்றத்தின் சமீபத்திய முன்னேற்றத்தைப் பயன்படுத்திக் கொள்ள எங்கள் அணுகுமுறை நீட்டிக்கப்படலாம்^27,28 அதிர்வெண் தொட்டிகளின் கையாளுதல் அலைவரிசையை விரிவுபடுத்துவதற்கு, அணுகக்கூடிய ஹில்பர்ட் இடத்தின் பரிமாணத்தை பெருமளவில் அதிகரிக்க அனுமதிக்கிறது.

இறுதியாக, எங்கள் அணுகுமுறை அதிர்வெண்-பின் இடைவெளி மற்றும் முந்தைய வேலையை வகைப்படுத்திய தலைமுறை விகிதத்திற்கு இடையிலான வர்த்தகத்தை சமாளிக்க அனுமதித்தது. உருவாக்கப்பட்ட நிலைகளின் பண்புகளின் விரிவான மதிப்பீட்டை அடைவதில் இது கருவியாக இருந்தது, இது தொலைத்தொடர்பு தர ஃபைபர் கூறுகளை மட்டுமே பயன்படுத்தி செய்ய முடியும் - ஒற்றை-ஃபோட்டான் கண்டறிதல் தவிர - ஒட்டுமொத்த குறைந்த இழப்புடன் (<4 dB) உறுதி செய்யப்பட்டது. அனைத்து ஃபைபர் தொழில்நுட்பம். எங்கள் அளவீடுகளில் அடையப்பட்ட துல்லியம் மற்றும் துல்லியமானது அதிர்வெண்-பின் குறியாக்கத்திற்கான அதிநவீனமானவை, மொத்த ஆதாரங்களில் பெறப்பட்ட முடிவுகளைக் கருத்தில் கொண்டாலும் கூட. அதிர்வெண்-பின் குறியாக்கத்தில் இதுவரை அறிவிக்கப்பட்ட மற்ற எல்லாவற்றுக்கும் மேலாக. இந்த முடிவுகள் அனைத்தும் ஃபோட்டானிக் குவிட்களுக்கான நடைமுறைத் தேர்வாக அதிர்வெண்-பின் குவிட்களைப் பயன்படுத்துவதற்கு வழிவகுக்கும், இது நீண்ட தூர பரிமாற்றத்திற்கான எளிதான கையாளுதல் மற்றும் வலிமையை இணைக்கும் திறன் கொண்டது.

மாதிரி உருவாக்கம்

200 மிமீ சிலிக்கான்-ஆன்-இன்சுலேட்டர் (SOI) அடி மூலக்கூறில், 220 μm தடிமன் கொண்ட SiO இல் 2 nm தடிமன் கொண்ட படிக சிலிக்கானின் மேல் சாதன அடுக்குடன் இந்த சாதனம் CEA-Leti (Grenoble) இல் புனையப்பட்டது.₂ புதைக்கப்பட்ட ஆக்சைடு. சிலிக்கான் ஃபோட்டானிக்ஸ் சாதனங்கள் மற்றும் சுற்றுகளின் வடிவமைத்தல் செயல்முறையானது ஆழமான புற ஊதா (DUV) லித்தோகிராஃபியை 120 nm தெளிவுத்திறனுடன் ஒருங்கிணைக்கிறது, தூண்டுதலுடன் இணைந்த பிளாஸ்மா பொறித்தல் (LTM-Laboratoire des Technologies de la Microélectronique உடன் இணைந்து உணரப்பட்டது) மற்றும் O₂ பிளாஸ்மா அகற்றுவதை எதிர்க்கிறது. செதுக்குதல் தூண்டப்பட்ட அலை வழிகாட்டி பக்கச்சுவர் கடினத்தன்மையை வலுவாகக் குறைக்க ஹைட்ரஜன் அனீலிங் செய்யப்பட்டது.²⁹. உயர்-அடர்த்தி பிளாஸ்மாவிற்குப் பிறகு, குறைந்த வெப்பநிலை ஆக்சைடு (HDP-LTO) உறை-இதன் விளைவாக 1125 nm தடிமன் SiO₂ அடுக்கு - 110 nm டைட்டானியம் நைட்ரைடு (TiN) டெபாசிட் செய்யப்பட்டு வெப்ப நிலை மாற்றிகளை உருவாக்க வடிவமைக்கப்பட்டது, அதே நேரத்தில் ஒரு அலுமினியம்-செப்பு அடுக்கு (AlCu) எலக்ட்ரிக்கல் பேட் வரையறைக்கு பயன்படுத்தப்பட்டது. இறுதியாக, இரண்டு வெவ்வேறு படிகளை இணைக்கும் ஒரு ஆழமான பொறி - சி₄F₈/O₂/ CO/Ar பிளாஸ்மா சிலிக்கா மேல் உறைப்பூச்சு மற்றும் புதைக்கப்பட்ட ஆக்சைடு ஆகிய இரண்டின் முழு தடிமன் வழியாக இயங்குகிறது, அதைத் தொடர்ந்து 150 μm தடிமன் கொண்ட Si அடி மூலக்கூறில் 725 μm ஐ அகற்ற Bosch ஆழமான எதிர்வினை அயனி பொறித்தல் (DRIE) படி-உப-வை பிரிக்க செயல்படுத்தப்பட்டது. பகடை, இதனால் சிப்-டு-ஃபைபர் எட்ஜ் இணைப்பிற்கான உயர்தர ஆப்டிகல்-கிரேடு பக்கவாட்டு அம்சங்களை உறுதி செய்கிறது.

லீனியர் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி

சோதனைக் கருவியானது துணைப் படத்தில் திட்டவட்டமாக குறிப்பிடப்பட்டுள்ளது. 1. படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ள மாதிரியின் நேரியல் தன்மை. 1 டியூனபிள் லேசரின் (சான்டெக் டிஎஸ்எல்-710) அலைநீளத்தை ஸ்கேன் செய்வதன் மூலம் உணரப்பட்டது, அதன் துருவமுனைப்பு ஃபைபர் போலரைசேஷன் கன்ட்ரோலர் (பிசி) மூலம் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. பஸ் அலை வழிகாட்டியின் உள்ளீட்டில் மாதிரியுடன் ஒளி இணைக்கப்பட்டு, ஒரு ஜோடி லென்ஸ் இழைகளைப் பயன்படுத்தி வெளியீட்டில் சேகரிக்கப்பட்டது (பெயரளவு பயன்முறை புல விட்டம்: 3 μm), செருகும் இழப்பு 3 dB/facet ஐ விடக் குறைவு. வெளியீட்டு சமிக்ஞை பெருக்கப்பட்ட InGaAs ஃபோட்டோடியோட் மூலம் கண்டறியப்பட்டது மற்றும் ஒரு அலைக்காட்டி மூலம் நிகழ்நேரத்தில் பதிவு செய்யப்பட்டது. மல்டி-சேனல் பவர் சப்ளை மூலம் இயக்கப்படும் மின்சார ஆய்வுகள் மூலம் ஒவ்வொரு ரிங் ரெசனேட்டரின் ஃபேஸ் ஷிஃப்டரையும் உரையாற்றுவதன் மூலம் அதிர்வு உள்ளமைவு சரிசெய்யப்பட்டது.

நேரியல் அல்லாத தன்மை

ஒவ்வொரு ரெசனேட்டருக்கான SFWM செயல்திறன் பவர்-ஸ்கேலிங் சோதனைகள் மூலம் மதிப்பிடப்பட்டது (படம். 2). தெர்மோ-எலக்ட்ரிக் ஃபேஸ் ஷிஃப்டர்களில் செயல்படுவதன் மூலம் அதிர்வுகளை வைத்திருக்கும் அதே வேளையில், ஒவ்வொரு மைக்ரோரிங்குடனும் இணைக்கப்பட்ட பம்ப் சக்தியை மாற்றுவதன் மூலம் உருவாக்கப்பட்ட ஐட்லர் மற்றும் சிக்னல் ஃபோட்டான்களின் ஃப்ளக்ஸ் அளவிடப்படுகிறது. டியூன் செய்யக்கூடிய லேசர் சோர்ஸ் ஸ்பெக்ட்ரம் ஒரு பேண்ட்பாஸ் (பிபி) வடிகட்டி மூலம் வடிகட்டப்பட்டது, இது சிக்னலில் உள்ள போலி ஃபோட்டான்களின் எண்ணிக்கையையும், அமைப்பின் துவக்கப் பகுதியிலிருந்து வரும் செயலற்ற அதிர்வெண்களையும் குறைக்கிறது, முக்கியமாக லேசர் டையோடு மற்றும் ராமன் ஃப்ளோரசன்ஸின் பெருக்கப்பட்ட தன்னிச்சையான உமிழ்வு ஆகியவற்றுடன் தொடர்புடையது. இழைகள். சேகரிக்கப்பட்ட சமிக்ஞை மற்றும் செயலற்ற ஃபோட்டான்கள் முதலில் கரடுமுரடான அலைநீளப் பிரிவு மல்டிபிளெக்சரை (CWDM) பயன்படுத்தி பிரிக்கப்பட்டன, 2.5 THz (20 nm) பெயரளவு சேனல் பிரிப்பு மற்றும் அளவிடப்பட்ட இடை-சேனல் க்ரோஸ்டாக் <−80 dB. ஆர்வத்தின் அதிர்வெண் தொட்டிகள் ஒரு ஜோடி ட்யூனபிள் ஃபைபர் ப்ராக் கிராட்டிங்ஸ் (FBG) மூலம் குறுகிய அலைவரிசை வடிகட்டப்பட்டது (3 dB-அலைவரிசை: 8 GHz): அதிர்வெண் தொட்டிகளை அதிக துல்லியத்துடன் தேர்ந்தெடுப்பது தவிர, இந்த செயல்முறையானது வெளியில் விழும் போலியான பிராட்பேண்ட் ஃபோட்டானையும் அடக்குகிறது. உள்ளீட்டு பேண்ட்பாஸ் வடிகட்டியின் அலைவரிசை மற்றும் CWDM ஆல் அகற்றப்படவில்லை. இதன் விளைவாக சிக்னல் மற்றும் ஐட்லர் ஃபோட்டான்கள் இரண்டு சூப்பர் கண்டக்டிவ் சிங்கிள்-ஃபோட்டான் டிடெக்டர்களை (எஸ்எஸ்பிடி) நோக்கி சுழலிகளைப் பயன்படுத்தி அனுப்பப்பட்டன, அங்கு நேர-தொடர்புடைய ஒற்றை-ஃபோட்டான் எண்ணுதல் (டிசிஎஸ்பிசி) சுமார் 35 பிஎஸ் துல்லியத்துடன் செய்யப்பட்டது, முக்கியமாக டிடெக்டரின் நடுக்கத்தால் தீர்மானிக்கப்பட்டது. . ஒரு தற்செயல் சாளரம் τ_c = 380 ps சராசரி முழு அகலத்தை அரை அதிகபட்சமாக (FWHM) ஹிஸ்டோகிராம் உச்சத்தில் தேர்ந்தெடுப்பதன் மூலம் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது. தற்செயலான எண்ணிக்கைகள் பின்னணி மட்டத்திலிருந்து மதிப்பிடப்பட்டன; இந்த மதிப்பு கணக்கிடப்பட்ட தற்செயல்களின் எண்ணிக்கையிலிருந்து கழிக்கப்படவில்லை, ஆனால் சூத்திரத்தின்படி, தற்செயல்-விபத்து விகிதத்தை மதிப்பிடுவதற்கு மட்டுமே பயன்படுத்தப்பட்டது.

குவாண்டம் நிலை டோமோகிராபி

இரண்டு-ஃபோட்டான் இன்டர்ஃபெரோமெட்ரி மற்றும் உருவாக்கப்பட்ட குவாண்டம் நிலைகளின் டோமோகிராபி ஆகியவை சிக்னலில் ஒரு ஜோடி செறிவு EOMகள் (iXblue MX-LN) மற்றும் ஐட்லர் டெமல்டிபிளெக்சர் வெளியீடுகளைச் சேர்ப்பதன் மூலம் நிகழ்த்தப்பட்டன, இது பல சேனல் RF ஜெனரேட்டரால் (AnaPico APMS20G) ஒத்திசைவாக இயக்கப்படுகிறது. FBGகளின் மத்திய ஸ்டாப்-பேண்ட் அலைநீளத்தை டியூன் செய்வதன் மூலம் ஆர்வமுள்ள பக்கப்பட்டிகள் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டன. ஒவ்வொரு குவாண்டம் நிலையின் நிலப்பரப்பும் 16 தனிப்பட்ட அளவீடுகளை உள்ளடக்கியது, ஒவ்வொன்றும் 15 வினாடிகள் கையகப்படுத்தும் நேரத்தில் நிகழ்த்தப்பட்டது. ஒவ்வொரு அளவீட்டிற்கும், ஒவ்வொரு FBGயும் சிக்னல் (ஐட்லர்) பின்களின் பண்பேற்றத்திலிருந்து பெறப்பட்ட மூன்று பக்கப்பட்டி அதிர்வெண்களில் ஒன்றிற்கு மாற்றியமைக்கப்பட்டது, மேலும் EOM இன் தொடர்புடைய கட்டம் சரியான முறையில் சரிசெய்யப்பட்டது. அதிகபட்ச சாத்தியக்கூறு நுட்பத்தின் மூலம் அடர்த்தி மெட்ரிக்குகளின் மதிப்பீடு செய்யப்பட்டது^21,22. மாநிலங்களின் தலைமுறைக்காக {|01⟩,|10⟩}{|01⟩,|10⟩} அடிப்படையில் (Ψ கட்டமைப்பு), டோமோகிராஃபிக்கு பயன்படுத்தப்படும் அதே RF மூலத்தால் ஒத்திசைவாக இயக்கப்படும் அமைப்பின் உள்ளீட்டில் ஒரு கட்ட EOM ஐச் சேர்த்தோம், மேலும் பஸ் அலை வழிகாட்டியில் உள்ள சிப்பில் நுழைந்தோம். இரண்டு தலைமுறை வளையங்கள் பின்னர் முதல்-வரிசை பக்கப்பட்டிகளால் பம்ப் செய்யப்பட்டன, அதே நேரத்தில் அவற்றின் தொடர்புடைய கட்டம் பண்பேற்றத்தின் கட்டத்தால் சரி செய்யப்பட்டது.

குடிட்களின் அளவீடு

அதற்காக Z-அடிப்படை தொடர்பு அளவீடு, ஒவ்வொரு அடிப்படை நிலைக்கும் வெவ்வேறு ப்ரொஜெக்டர்களின் மொத்த தொகுப்பு (ஒவ்வொரு ஃபோட்டானுக்கும்) பயன்படுத்தப்படுகிறது. ப்ரொஜெக்டர் |l⟩s|m⟩i|⟩s|⟩i அதிர்வெண்-பின்னை மட்டும் பிரதிபலிக்கும் வகையில் சிக்னல்(ஐட்லர்) FBG ஐ அமைப்பதன் மூலம் செயல்படுத்தப்படுகிறது l(m) மிகக் குறைவான எண்ணிக்கையைக் கொண்ட அந்த சேர்க்கைகளுக்கு (அதிர்வெண் தொடர்பில்லாத தொட்டிகளுடன் தொடர்புடையது), இரண்டு FBGகளின் மைய அதிர்வெண்ணை, ஒவ்வொரு தொட்டியிலும் உள்ள தற்செயல் விகிதத்தை அல்லது சிங்கிள்களின் ஃப்ளக்ஸை அதிகப்படுத்துவதன் மூலம் தீர்மானிக்க முடியாது. இதைத் தவிர்க்க, பம்ப் தொடர்பான எதிர்-பிரச்சார திசையில் இரண்டாம் நிலை லேசர் கற்றை இணைத்து, மாதிரியிலிருந்து பின்-பிரதிபலித்த ஒளியைப் பதிவு செய்தோம். பிந்தையவற்றின் ஸ்பெக்ட்ரா FBG களால் கடத்தப்பட்ட பிறகு கண்காணிக்கப்படுகிறது, மேலும் FBG இன் ஸ்டாப்-பேண்டின் நிறமாலை இருப்பிடத்தையும் மோதிரங்களின் நான்கு அதிர்வு அதிர்வெண்களையும் ஒரே நேரத்தில் வெளிப்படுத்துகிறது. இந்த வழியில், ஸ்டாப்-பேண்ட் அதிக துல்லியத்துடன் விரும்பிய அதிர்வெண் தொட்டியுடன் ஒன்றுடன் ஒன்று சேர்க்கப்படலாம்.