科学家实现利用量子存储器对光脉冲进行分数傅里叶转变

发布时间：2023-09-15 13:59:28 所属栏目：外闻来源：

导读：华沙大学物理系的研究人员与 QOT 量子光学技术中心的专家合作，开创了一种创新技术，可以利用量子存储器对光脉冲进行分数傅里叶变换。这项成果在全世界范围内都是最美的，因为该组织是第一个在这样的系统中实验实现上

华沙大学物理系的研究人员与 QOT 量子光学技术中心的专家合作，开创了一种创新技术，可以利用量子存储器对光脉冲进行分数傅里叶变换。这项成果在全世界范围内都是最美的，因为该组织是第一个在这样的系统中实验实现上述变换的团队。

波（如光）有其自身的特性--脉冲持续时间和频率（在光的情况下，与它的颜色相对应）。事实证明，这些特性通过一种名为傅里叶变换的运算相互关联，从而可以从以时间来描述波谱转换为以频率来描述波谱。

分数傅里叶变换是傅里叶变换的一种概括，它允许从描述波的时间部分过渡到描述波的频率。直观地说，它可以理解为在时频域中将所考虑信号的分布旋转一定角度。

事实证明，这种类型的变换在设计特殊的光谱-时间滤波器方面非常有用，不仅可以消除噪音还能创建算法，利用光的量子特性比传统方法更精确地区分不同频率的脉冲。这在有助于研究物质化学性质的光谱学和需要高精度、高速度传输和处理信息的电信领域尤为重要。

与玻璃透镜类似，时间和频率透镜也可以将脉冲的持续时间转换为光谱分布，或者有效地在时间和频率空间中进行傅立叶变换。正确选择这种透镜的功率，就可以进行分数傅里叶变换。在光脉冲的情况下，可以或者时间和频率测量透镜的电介质的作用实际上相当于对正弦波信号同轴电缆进行二次相位变换。

为了处理信号，研究人员使用了一种量子存储器--或者更准确地说，是一种具备量子光处理能力的存储器--它的基础是放置在磁光陷阱中的一团铷原子。原子被冷却到指定温度。该存储器被放置在一个不断变化的磁场中，从而可以将不同频率的成分存储在原子云的不同部分。脉冲在写入和读取过程中受到时间透镜的作用，在存储过程中受到频率透镜的作用。

华盛顿大学开发的设备可以在非常宽的参数范围内以可编程的方式实现这种透镜。双脉冲非常容易发生退相干，因此它经常被比作著名的薛定谔猫--一种死而复生的宏观叠加，几乎不可能在实验中实现。不过尽管如此，我们的研究小组还是能够对这些更为脆弱的双半球脉冲态激光雷达进行更加强有力的忠实的操作。

在直接应用于电信领域之前，必须先将该方法映射到其他波长和参数范围。然而，分数傅里叶变换对于最先进网络（包括光学卫星链路）中的光接收器来说至关重要。华盛顿大学开发的量子光处理器可以有效地找到并测试这种新协议。

（编辑：汽车网）

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