瑞典科研人员研发出一种室温可发射光子的集成芯片

技术研究 量科网 2021-05-12 08:31

量子互联网是一种运用量子力学原理传输信息的互联网络,一般是利用光在光纤网络上传输量子信息。据外媒的报道,瑞典的研究人员在本周一报告了一种潜在的技术方案,他们开发了一种集成芯片,这种芯片可按需生成光粒子,无需极端的制冷环境。

瑞典科研人员研发出一种室温可发射光子的集成芯片

这项研究的合著者KTH皇家理工学院Val Zwiller教授表示,为了将量子计算与当今所使用的光纤网络无缝集成,一种更有前景的方法是利用光子。他说:“光子学方法在量子计算与量子通信之间提供了自然的关联......这很重要,因为最终的目的是使用光传输经过处理的量子信息。”

为了使光子按需在量子系统中传递量子比特,需要以确定而非概率的方式发射它们。在以前,这需要通过处在极低温度下的人造原子上完成。但KTH的研究小组则提供了一种可以在室温下工作的集成光子电路的方法。

研究人员利用层状材料六方氮化硼(hBN,别称为白石墨)的单光子发射特性,将这种材料与氮化硅波导结合在一起,以引导发射光子。这种技术可以使光路在室温下按需发射光子。这项研究的共同作者KTH副教授Ali Elshaari表示,这种新方法使光子发射器可以精确地定位在类似于铜线的集成光路中。

该研究团队将hBN单光子发射器与氮化硅波导耦合,用此开发了一种对量子发射器成像的方法。它以一种混合方式,使用一系列涉及电子束光刻和蚀刻的步骤,针对量子源位置建立了光子电路,并仍保留了光子的高品质特性。

Elshaari副教授说:“现有的在室温下工作的光路,除非进行先导测量,否则永远都不知道何时会产生单光子......我们实现了确定性发射单光子的方法,并能将在室温下工作的光子发射器精确定位在集成光路中。”

当前,量子计算主要依靠携带有信息的量子比特去并行执行相关计算,而量子比特信息的传输则是量子网络发展的关键技术。该研究团队的工作发现了一种室温传输单光子信息的新可能,起到了推动量子网络技术发展的作用。(编译: Qtech)