Группе, из Королевского технологического института KTH, удалось создать стандартные блоки такой системы, объединив искусственные атомы (квантовые точки) в основанном на кремнии фотонном жареном картофеле. Они произвели и фильтровали единственные фотоны на чипе без использования любых внешних компонентов. Результаты представлены в статье в научном журнале Nature Communications.
Квантовые компьютеры и сети, как ожидают, выиграют у сегодняшних классических компьютеров и сетей, которые кодируют информацию в битах. Вместо битов, состоящих из и нолей, квантовые биты могут одновременно взять суперположение обеих ценностей, что означает, что они могут обработать значительно более высокие объемы информации с меньшим количеством шагов вычисления.
Возможное применение включает энергосберегающее вычисление, ощущая и обеспечивает коммуникацию.Однако есть проблемы преодолеть, чтобы быть в состоянии развивать эффективные интегрированные квантовые схемы.
Квантовая группа Фотоники Нано в KTH решает эти проблемы в работе, представленной по своей природе Коммуникации, говорит исследователь KTH Али Эльсаари, соавтор исследования.В прошлом было чрезвычайно трудно изолировать квантовые точки и разместить их в полезную схему, поскольку они беспорядочно выращены, не имея высокого контроля над их свойствами и их положением в схеме. Кроме того, трудно произвести единственные фотоны на том же самом чипе, не используя внешнюю фильтрацию, чтобы удалить все нежелательные сигналы от квантовых эмитентов и фонового освещения, говорит Эльсаари.Исследовательская группа использовала новый метод наноманипуляции, чтобы перейти отобранный и предварительно характеризовала единственных эмитентов фотона в нанопроводах на кремниевом чипе.
Команда тогда построила интегрированную оптическую схему, чтобы отфильтровать единственные фотоны и мультиплекс их. Последнее средство, используя многократный квант усеивает, чтобы произвести свет в различных «цветах», которые могут использоваться, чтобы закодировать различную информацию о том же самом чипе, говорит он.«Чтобы достигнуть интегрированной квантовой схемы функционирования, нужно построить ее компоненты детерминировано», говорит Эльсаари. «Это означает, что каждый компонент схемы тщательно разработан и оптимизирован, чтобы выполнить определенную задачу.
Нет никакого места для хаотичности или шанса когда дело доходит до особенностей источника или его местоположения в оптической схеме, в отличие от предыдущих подходов».Одно из новых достижений работы исследовательской группы – то, что они создали гибридный подход, который объединяет две полупроводниковых технологии, III-V технологий в форме основанных на нанопроводе квантовых эмитентов и кремниевую технологию в форме интегрированной оптической схемы, говорит он.«Гибридная интеграция с нанопроводами не была сделана прежде.
Результаты – очень важный шаг к предоставлению возможности квантовой обработки информации на чипе».