Разработан однофотонный источник на чипе

Большинство источников фотонов применяемых сегодня в экспериментах квантовой информатики, работают при температуре жидкого гелия и требуют громоздких и дорогих охлаждающих установок. Многие из них также излучают фотоны в случайных направлениях, что усложняет их эффективное использование.

Команда учёных Еврейского университета в Иерусалиме (Израиль) продемонстрировала компактный и эффективный излучатель индивидуальных фотонов, который можно размещать на чипе и использовать при комнатных температурах.

Он состоит из одиночного нанокристалла полупроводника, установленного на особым образом спроектированной и прецизионно изготовленной наноантенне. Такая антенна формирует направленный поток фотонов с рекордно малым углом расхождения.

Добавление наноантенны повышает эффективность улавливания фотонов детектором более, чем на порядок. Эксперимент показал, что почти 40% фотонов легко собираются довольно простыми оптическими устройствами, а свыше 20% испускаются через очень малую цифровую апертуру — 20-кратное улучшение в сравнении с отдельностоящей квантовой точкой — и с вероятностью более 70% для каждого излучения фотона.

Антенны были изготовлены из простых слоев металла и диэлектрика методами, совместимыми с современными технологиями промышленного производства, позволяющими размещать на одном чипе множество подобных конструкций.

В настоящее время израильские инженеры работают над новыми поколениями усовершенствованных устройств, которые могли бы направлять одиночные фотоны из чипа сразу в оптоволокно без дополнительных оптических элементов.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365