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2023-04-21 10:11:04
【時快訊】糾纏量子光源在芯片上集成，有望成為可編程光量子處理器基本組件
2023-04-21 10:11:04 來源: 科技日報
(相關資料圖)
德國和荷蘭科學家組成的國際科研團隊首次將能發射糾纏光子的量子光源完全集成在一塊芯片上，將量子光源的尺寸縮小到目前設備的1/1000以下，實現了更長時間的穩定性、可擴展性，同時也能進行大規模生產，有望成為可編程光量子處理器的基本組件，降低量子技術應用的成本。相關研究刊發于17日出版的《自然·光子學》雜志。
集成在芯片上的量子光源可產生糾纏的光子(藝術圖)。
圖片來源：物理學家組織網
量子光源產生可用作量子比特的光量子(光子)。目前主流的光量子平臺是將光子器件集成在芯片上，這些平臺緊湊、穩定，且單個芯片上能容納和排列許多元件。
研究負責人、萊布尼茨大學光子研究所所長邁克爾·庫斯教授指出，目前的量子光源需要用到位于芯片外部且體積龐大的激光系統。而且，鑒于量子比特非常容易受到噪聲的影響，為保證完全沒有噪聲，要在芯片上安裝濾波器。以前，在同一芯片上集成激光器、濾波器和空腔是一項重大挑戰。
庫斯團隊借助“混合技術”，將磷化銦制成的激光器、濾波器和氮化硅制成的空腔結合在一起，并將它們集成到了一塊芯片上。在芯片上，在一個自發的非線性過程中，激光場產生了兩個光子。每個光子同時“跨越”一系列顏色，這被稱為“疊加”，且兩個光子的顏色相互關聯，即發生了“糾纏”，可存儲量子信息。
研究團隊指出，他們開發出的是一種電激發、激光集成的光量子光源，可完整地安裝在芯片上，發射頻率糾纏的量子位態。整個量子光源比一枚一歐元硬幣還小，最新設備有望成為可編程光子量子處理器的基本組件，有助于降低量子應用的生產成本。
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