稳定的双向电光转换在薄膜钽酸锂中的实现
高效稳定的微波-光波转换是分布式超导量子计算和异构量子网络的关键使能技术。基于薄膜铌酸锂(TFLN)的电光换能器展现出巨大潜力,但迄今的演示受限于低频偏置漂移、低效率、制造复杂性和可扩展性等因素。该研究展示了首个基于薄膜钽酸锂(TFLT)实现的集成电光微波-光波换能器,该材料平台提供与TFLN相当的普克尔斯非线性,同时具有更好的偏置稳定性和高功率处理能力。研究人员利用晶圆级深紫外光刻技术,制备了与可调谐光子分子光学谐振器耦合的超导微波谐振器,实现了每晶圆数百个器件的高通量生产。在六个器件中,研究人员观察到C波段光子和4.9-5.5 GHz微波光子之间的相干双向转换,测得的片上效率和推断的单光子耦合率 \( g_0/2\pi \sim 1\ \text{kHz} \) 与理论一致。通过使用静态偏置场并配合最小反馈,实现了连续多天的稳定运行,展示了重大的操作优势。研究人员进一步表征了光损耗统计、微波谐振器性能以及脉冲泵浦下的光学诱导附加噪声,发现在最高测量效率下,100微秒脉冲的附加光子数少于一个。这些结果确立了TFLT作为可扩展且稳健的电光平台,适用于未来的量子互连和模块化量子处理器。

