| 0 |
|
Шведская исследовательская группа в области квантовой нанофотоники разработала новый метод, который представляет собой значительный шаг в обработке оптической квантовой информации на чипе.
Группе из Королевского технологического института KTH удалось создать строительные блоки такой системы путем встраивания искусственных атомов (квантовых точек) в фотонные чипы на основе кремния. Они генерировали и фильтровали одиночные фотоны на чипе без использования каких-либо внешних компонентов.
Ожидается, что квантовые компьютеры и сети превзойдут современные классические компьютеры и сети, которые кодируют информацию в двоичных разрядах. Вместо битов, состоящих из единиц и нулей, квантовые биты могут одновременно принимать суперпозицию обоих значений, что означает, что они могут обрабатывать значительно большие объемы данных с меньшим количеством этапов вычислений. Потенциальные приложения включают энергоэффективные вычисления, распознавание и безопасную связь.
Тем не менее есть проблемы, которые необходимо преодолеть, чтобы иметь возможность разрабатывать эффективные интегральные квантовые схемы. Группа Quantum Nano Photonics в KTH решает эти проблемы в работе, представленной в Nature Communications, говорит Али Эльшаари (Ali Elshaari), соавтор исследования.
В прошлом было чрезвычайно трудно выделить квантовые точки и поместить их в полезную схему, поскольку они растут случайным образом без достаточного управления своими свойствами и положением в схеме. Кроме того, по словам Али Эльшаари, трудно генерировать одиночные фотоны на одном чипе без использования внешней фильтрации для удаления всех нежелательных сигналов от квантовых излучателей и фонового света.
Исследовательская группа использовала новую технику наноманипуляции для переноса отобранных и предварительно охарактеризованных однофотонных излучателей в нанопроводах на кремниевый чип. Затем команда создала интегральную оптическую схему для фильтрации одиночных фотонов и их мультиплексирования. Последнее означает использование нескольких квантовых точек для генерации света различных длин волн, которые можно использовать для кодирования различной информации на одном чипе.
«Чтобы создать функционирующую интегральную квантовую схему, нужно детально строить ее компоненты, - говорит Эльшаари. - Это означает, что каждый компонент схемы должен быть тщательно спроектирован и оптимизирован для выполнения конкретной задачи. В отличие от предыдущих подходов здесь не должно быть места случайности, когда дело доходит до характеристик источника или его расположения в оптической схеме».
Одно из новых достижений работы исследовательской группы заключается в том, что они создали гибридный подход, который сочетает в себе две полупроводниковые технологии, технологию III-V в форме квантовых излучателей на основе нанопроволоки и кремниевую технологию в форме интегральной оптической схемы.
«Гибридная интеграция с нанопроволоками ранее не проводилась. Результаты являются очень важным шагом на пути к квантовой обработке информации на чипе».
Художественное изображение интегральной квантовой схемы, демонстрирующей фотоны, испускаемые из квантовой точки нанопроволоки и затем фильтруемые кольцевым резонаторным фильтром
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| 0 |
|
