【綜合的量子電路是最複雜的過】

明道

【綜合的量子電路是最複雜的過】

 

實驗裝置

英國、 日本和荷蘭的研究人員製作了目前功能最複雜的綜合的量子電路過從單一材料，能夠產生光子並糾纏他們在同一時間。

該電路由干擾量子機械地在一個矽晶片上的兩個光子源。

它的發明者說它可以被用在量子資訊處理的應用程式和複雜的片上量子光學實驗。

量子干涉效應是許多量子資訊處理的演算法和技術的核心。

然而，觀察這獨特的量子機械效應，受雇的光子需要無法區分 — — 那就是，他們需要在一切可能的方式相同。

他們還需要從完全相同的光子源，已證明很難在過去做的東西產生。

一個團隊的領導由馬克 · 湯普森的英國布里斯托爾大學的研究人員現在已經成功地克服這一障礙，已經設法第一次在一個單一的矽晶片上實現兩個完全相同的光子源。

這些來源產生糾纏的光 — — 我們可以控制 — — 量子機械干涉在同一晶片上，"湯普森解釋。

四波混頻

若要生成的光子在他們的晶片上，研究人員開始為它注入了強大的紅外泵雷射光束。

梁產生光子對通過非線性的相互作用與矽材料在一個稱為自發的四波混頻的過程。

 

 

在實驗室裡

"我們束注入 （這些地區後來成為兩個來源） 晶片上的兩個區域結合使用一束的元素，還在晶片上，產生的量子光說： 布里斯托爾團隊成員喬希銀石賽道。

我們精確地控制乘坐光子穿透的來源之一，通過改變溫度的晶片和觀察到的量子干涉條紋中所載的兩個波導之一的路徑長度。

他說，這些條紋的雙光子量子干涉的簽名模式。

矽量子光子學的一大優勢是可以使用方法非常類似于那些用來使現代 CMOS 微電子捏造這些結構，湯普森說。

我們特定的電路由東芝公司在日本川崎重工，使用標準的矽製造技術，但任何 CMOS 鑄造可能被用。

在長期來看，我們可以甚至設想量子光子和標準電子產品集成在一個晶片上。

異常相匹配

由於它的電路，團隊得以審查第一次的兩個片上光子源之間的量子干涉。

來源顯示極高的量子干涉效應，這就意味著它們非常好匹配。

湯普森說，這種良好的匹配是建立任何更大的尺度量子光學系統的先決條件"。

 

 

未來晶片

在這項工作取得的電路還可以用於執行更複雜的片上量子光學實驗，比那些可能在散裝或纖維光學。

湯普森補充道有甚至更廣泛的含義的未來，然而，在這許多光子雙來源可能聯合對個別矽晶片和高效率的方式，在一起工作。

團隊，其中包括來自格拉斯哥大學的研究人員在蘇格蘭和荷蘭代爾夫特理工大學納米科學 Kavli 研究所，現在計畫的結合使完全集成光子量子資訊系統在單個設備上所需的元素。

到目前為止，我們已經結合量子電路量子來源但下一個很大的挑戰將是包括單光子探測器，然後規模達數百片上需要的元件來執行複雜的量子資訊處理任務與光子，揭示了湯普森。

該電路被描述在自然光子學 》 10.1038/nphoton.2013.339.

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