超低损耗压电-光机械低约束氮化硅平台(用于可见光波段量子光子电路)
光子量子计算协议的严苛要求推动了光子集成电路(PIC)平台的发展,这类平台需兼具优异的被动光学特性(如极低损耗和相应的大电路深度)与主动光学特性(如高重配置速率、低功耗和最小串扰)。同时,许多量子光子资源态发生器(如单光子源和量子存储器)需要在可见光波段工作。这些需求使得基于CMOS工艺制造的超低损耗、弱约束氮化硅波导的被动光学特性极具吸引力。然而,这类系统基于热光调制的传统主动特性长期受困于高串扰、低调制速率和高功耗问题。尽管近期已出现CMOS制造的可见光波段压电-光机械PIC方案,成功解决了实现主动功能的相关挑战,但这些方案采用的高约束波导目前展示的损耗高达0.3-1 dB/cm,无法满足可扩展量子算法所需的电路深度。本研究通过将压电-光机械驱动与弱约束超低损耗氮化硅平台相结合,在实现可见光波段高性能主动功能的同时,成功解决了可扩展性难题。该平台在780 nm波长下实现0.026 dB/cm的传输损耗,MHz级调制带宽,以及约2.8 V·m的相位调制器电压-长度积(VπL),且迟滞效应可忽略。基于螺旋相位调制器的可重构马赫-曾德尔干涉仪进一步实现了每个相位调制器仅0.63 dB的插入损耗。
量科快讯
4 小时前
1 天前

