当前位置: 时时彩稳赚技巧 > 案例展示 > 新的光子探测器-迈向量子芯片的关键一步
案例展示/Announcement

新的光子探测器-迈向量子芯片的关键一步

发布时间:2018-05-16  点击数:[12]

在一项新的研究中,研究人员描述了一种微米尺度的倒装芯片工艺,可在一系列光子电路上实现超导纳米线单光子探测器的可扩展集成。 /

一组研究人员已经建立了一系列足够灵敏的光探测器,以记录单个光粒子或光子的到达,并将它们安装在硅光学芯片上。这种阵列是使用光子来执行量子计算的器件的关键组件。

单光子探测器是众所周知的:使用标准制造技术沉积在芯片上的100个探测器中,通常只有少数探测器能够工作。在Nature Communications出版的一篇论文中,麻省理工学院和其他地方的研究人员描述了一种分别制造和测试探测器的程序,然后将这些探测器转移到使用标准制造工艺制造的光学芯片上。

除了产生更密集和更大的阵列之外,该方法还增加了检测器的灵敏度。在实验中,研究人员发现,他们的探测器比单个光子到达的准确度高100倍。

“你可以通过他们最好的制造工艺制造这两个部件 - 探测器和光子芯片 - 这是专用的,然后把它们放在一起,”麻省理工学院电气工程和计算机科学研究生Faraz Najafi解释道。新文章。

小思考

根据量子力学,微小的物理粒子是违反直觉的,能够同时处于互斥的状态。由这种粒子构成的计算元素 - 称为量子比特或量子比特 - 因此可以同时表示零和一。如果多个量子位是“纠缠的”,意味着它们的量子态相互依赖,那么单个量子计算在某种意义上就像并行执行许多计算。

对于大多数粒子来说,纠缠难以维持,但对光子来说相对容易。出于这个原因,光学系统是量子计算的一种有前途的方法。但是任何一台量子计算机 - 比方说,其量子位是激光捕获的离子或镶嵌在钻石中的氮原子的量子计算机 - 仍然可以利用纠缠光子来移动量子信息。

“由于最终人们希望制造出可能有数十个或数百个光子量子位的光学处理器,使用传统光学元件来完成这一任务变得非常困难,”麻省理工学院电子工程和计算机科学Jamieson职业发展助理教授Dirk Englund说。和新论文中的相应作者。 “这不仅笨重,而且可能不可能,因为如果你试图在一张大型的光学平台上构建它,只需在桌子上随意运动就会在这些光学状态上产生噪音。所以一直在努力将这些光电路小型化到光子集成电路上。“

该项目是Englund小组与Quantum Nanostructures和Nanofabrication Group的合作项目,由电气工程和计算机科学副教授Karl Berggren领导,Najafi是其成员。麻省理工学院的研究人员也与IBM和NASA的喷射推进实验室的同事一起参加了会议。

搬迁

研究人员的过程始于使用传统制造技术制造的硅光学芯片。在一个单独的硅片上,它们生长出一层薄而柔软的氮化硅膜,然后它们将超导体氮化铌沉积成可用于光子检测的图案。在检测器的两端,它们沉积金电极。

然后,在氮化硅膜的一端,它们附着一小滴聚二甲基硅氧烷,一种硅树脂。然后他们将钨探针按压在硅胶上,通常用于测量实验芯片中的电压。

“这几乎就像傻腻子,”英格伦说。 “你把它放下来,它会扩散并产生很高的表面接触面积,当你快速捡起它时,它会保持那么大的表面积。然后它放松回来,以便它回到一个点。这就好像你试图用手指拿起硬币一样。你按下它并迅速拿起它,不久之后,它就会脱落。“

随着钨探针,研究人员剥离薄膜离开其基板,并将其附加到光学芯片。

在之前的阵列中,探测器只记录了指向它们的单个光子的0.2%。即使是单独存放的片上探测器历史最高也只有2%左右。但研究人员新芯片上的探测器高达20%。距离实际量子电路所需的90%或更多,这仍然是一个很长的路要走,但这是向正确方向迈出的一大步。

格拉斯哥大学光子学教授罗伯特哈德菲尔德说:“这项工作是一次技术性的旅程,并没有参与这项研究。 “使用商业取放技术可能需要数百个检测器来扩展大型电路。”

出版物:Faraz Najafi等人,“On-chip detection of non-classical light by scalable integration of single-photon detectors,”Nature Communications 6,Article number:5873; DOI:10.1038 / ncomms6873

资料来源:麻省理工学院新闻节目Larry Hardesty

图片:由Nature Communications提供

Copyright © 2017 时时彩稳赚技巧 版权所有

>