[发明专利]微波信号与光学信号之间的量子波长转换器

权利要求书

1.一种微波信号与光学信号之间的量子波长转换器(1)，包括：

光学输入(91)和光学输出(92)中的至少一者，

微波输入(93)和微波输出(94)中的至少一者，以及

至少一个微波到光学耦合器(10)，其中所述耦合器包括：

声子发生器(21)和声子检测器(22)中的至少一者，

光学光子发生器和光学光子检测器(30)中的至少一者，其机械耦合到所述声子发生器/检测器，所述光子发生器/检测器包括至少一个光机谐振器(31)，其中所述光机谐振器适于从所述声子发生器接收声子或生成去往所述声子检测器的声子，其特征在于，

冷却器(50)，所述冷却器用于将所述微波到光学耦合器冷却到低于5K的温度，

其中所述光学输入(91)和所述光学输出(92)独立地选自光学波导，其中所述光学波导优选地适于在接收到的光学信号与所述波导之间进行绝热模式转换，以及

所述光机谐振器在其表面上包括至少一个光吸收抑制层(32)。

2.根据权利要求1所述的量子波长转换器，其中所述光学信号具有400nm-1mm、优选地800nm-15000nm、更优选地1000nm-3000nm、甚至更优选地1200nm-2000nm，诸如1400nm-1700nm的波长，和/或

其中微波具有在0.3GHz-300GHz、优选地1GHz-100GHz、更优选地1.4GHz-20GHz，诸如2GHz-10GHz的范围内的频率。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的量子波长转换器，其中所述光学输入(91)和所述光学输出(92)独立地选自玻璃纤维，和/或

其中所述微波输入(93)和所述微波输出(94)独立地选自诸如晶体波导、优选为超导声子波导的声子波导和同轴电缆，并且可选地包括至少一个声屏蔽件，和/或

其中所述光学波导是逐渐变细的。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的量子波长转换器，其中所述耦合器(10)在量子基态能量的1000％内、优选地在100％内、更优选地在50％内，诸如在15％内。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的量子波长转换器，其中所述耦合器(10)适于分别生成至少一种激发或至少一个光子或至少一种(进一步的)量子态。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的量子波长转换器，其中所述声子发生器/检测器(21，22)包括至少一个叉指式导电触点(23)和/或超导量子位，并且所述耦合器(10)包括与所述发生器/检测器和/或所述量子位电接触的外部电压连接件(26，27)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的量子波长转换器，其中所述声子发生器(21)和所述声子检测器(22)是至少一个压电层，诸如晶体学压电层。

8.根据权利要求7中任一项所述的量子波长转换器，其中所述压电层选自光吸收抑制层，诸如III/V材料，其中“III”材料选自B、Al、Ga、In和Tl，并且其中“V”材料选自：N、P、As和Sb，诸如GaN、GaP、AlN和AlP，但不包括GaAs；以及铌酸盐、钽酸盐和钒酸盐，诸如其一价盐，诸如其包含Li的盐，诸如LiNbO₃和LiTaO₃。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的量子波长转换器，其中所述光学谐振器(30)优选地是平面谐振器，诸如晶体谐振器，并且包括至少一个孔(36)，每个孔具有长轴高度(h)和短轴宽度(w)，其中高度为0.1μm-2.0μm，并且宽度为0.1μm-2.0μm，并且其中孔的间隔(a)(中心至中心)为0.3μm-2.0μm。

10.根据权利要求9所述的量子波长转换器，其中所述光学谐振器(30)包括10-2000个孔(36)，其中孔以1*10至20*100的阵列排列。