从紫外到通信带的高性能量子频率转换

量子频率转换 (QFC) 是连接 stationary 量子位与低损耗光通信信道之间波段间鸿沟的关键技术。本文演示了一种以短波长泵浦实现的 QFC 系统，在薄膜锂硅酸盐材料上实现首次一级准相位匹配周期为 3.07 微米，将紫外光子转换为通信 C 带。通过构建关联归一化转换效率与波导中域缺陷的理论模型，我们发现短周期相位匹配波导中域缺陷的临界容忍度应为 $\le 2$ (不包括端部)。基于此，我们通过制造优化实现了基本引导模的理论极限归一化转换效率为 839%/ (W*cm^2)。此外，我们提出了一种针对短波长泵浦的稳健噪声抑制策略，利用差频发生和自发参量下转换的反调谐行为。结合这些进步与超窄带过滤，我们实现了记录般的外部效率 28.8%，并实现极低噪声 35 counts/s。这种连接紫外和通信带的高性能 QFC 满足长期存储远程离子-离子纠缠在可扩展量子网络中的严格要求 [W.-Z. Liu 等，Nature (2026)]。