量子物理的发现可能加速光通信

从在所进行的实验的结果加州大学圣巴巴拉可能导致光通信的深刻变化。该发现发表在该杂志的10月28日版欧洲杯线上买球

物理学家马克宣威在UCSB解释说,随着信息技术的进步,科学家们更快地都在传递信息的意图。“我们正在向信息发送快100倍,比它现在可以派出工作,”他说。他的研究小组花了五年时间在这个项目上。实验是利用大学的房间大小,自由电子激光器进行。这项研究是由美国国家科学基金会资助。欧洲杯线上买球

他解释说:“我们利用现有的半导体设备,基本上是一个电控快门,我们试图以每秒3万亿次的速度打开和关闭快门。”“我们发现,除了打开和关闭快门,我们还让快门本身振动。”

舍温说,快门的振动可能会使快门在微弱光束而不是强电压下开启和关闭。在光通信中有不同的通信通道,所以这些光束可以对应不同的通道。他补充道:“这将是一种非常快速地转换频道的方式。”“目前,改变光通信的信道是一个非常缓慢的过程。”

舍温解释说,电子比光学慢得多,并且一个光纤可以传输信息的1000倍以上的速度作为所述信息可以通过如计算机的电子装置被置于其上。

舍温说:“我们在加州大学圣迭戈分校有一种特殊的辐射源,即自由电子激光,它可以产生每秒几万亿次的电磁振荡。”“我们发现,当你快速驱动调制器或快门时,它会以一种特殊的方式发挥作用。它不仅能吸收单一频率附近的光,还能吸收第二频率附近的光。这开启了一种新型交叉调制的可能性,在这种交叉调制中,一束光可以打开或关闭另一束光的吸收频率。”

舍温说,3000多年来,光一直被用来远距离快速发送信息。例如,古希腊人就像荷马在《伊利亚特》中描述的那样,用大火在山顶之间发出信号。为了发送信息,光必须被调制——也就是说,人们必须能够打开和关闭光束。在第二次世界大战中,船只之间使用探照灯进行编码通信,水手们用百叶窗手动调节探照灯。舍温解释说,现代的光调制器是由电压控制的。

科学文章欧洲杯线上买球“量子相干的光调制器”,是由S. G.卡特,谁在UCSB的实验工作,然后转移到科罗拉多大学共同撰写;五Birkedal,来自UCSB的;C. S.王,从UCSB;L. A. Coldren,来自UCSB的;A.五马斯洛夫,从纳米技术中心在美国航天局艾姆斯研究中心;并且,D. S.西特林来自乔治亚技术学院和佐治亚理工学院洛林在法国梅斯。

舍温说:“在电吸收调制器中,靠近特定频率(载频)的光可以通过调谐物质振荡进入或离开载频共振而被阻挡或传输。”普通的电吸收调制器是由半导体量子阱制成的,量子阱是一薄层半导体,夹在带隙较大的两层半导体之间,带隙较小(或对带负电荷的电子和带正电荷的空穴有较大的亲和力)。

舍温解释说,当正确频率的光入射到量子阱时,它会产生束缚电子-空穴对,即激子,并被吸收。垂直于量子阱平面的电场改变激子吸收的频率,使与零场激子共振共振的光不再被吸收。量子阱电吸收调制器目前用于调制速度超过每秒100亿比特的光。

在这篇文章中,科学家们报告说,一个量子阱电吸收调制器一直强烈在超过一个太赫兹(1万亿个循环)的频率驱动。这是快了100倍,比量子阱调制器通常运行。在这些非常高的频率下,激子的内部量子力学振荡本身被激发。当强太赫兹驱动为谐振与激子振荡,弱光的附近的量子阱的激子吸收的吸收光谱以及从一个单一的峰转变为双重峰,或双峰。这双是一个签名,与附近的激子吸收频率的光不能再简单地建立在其最低能量状态激子,但必须建立在地面和激发态激子的量子力学叠加。

光通信的一个潜在应用是,两束任意微弱的光束以太赫兹驱动器的频率分开,可以相互调制。舍温说:“通常,只有当光束的功率超过某个阈值时,才会发生交叉调制。”

上一个单独的说明,舍温说,“在原子气体时,双峰观察到这里已朝着建立一个系统中的第一步骤,该步骤可以极大地减缓或甚至停止的光。减缓的能力或停止光的传播中的半导体也将提高光通信和计算的工具箱中。但是,为了实现减缓或光的停止,对于在量子能量耗散机制以及调制器将不得不被减少显著“。

http://www.ucsb.edu/

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