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为量子计算开发接近最优化的芯片级光子源

发布:WD114EVA    |    2020-09-05 00:13    阅读:445
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为量子计算开发接近最优化的芯片级光子源

来自University of Bristol的研究人员开发出一种新的与CMOS兼容的硅光子源,这种光子源可以满足大规模光子量子计算的所有要求。为了满足量子计算中使用的单光子源的严格要求,研究人员将这种光源在多模硅基波导里利用联合自发的四种光波模式进行混合。

用多模方式处理芯片上光子源,就是使用多个光泵场之间的相互作用来生成光子,从而实现控制光子发射的新自由度。通过调节低损耗多模波导的几何形状和光泵场之间的片上时间延迟,研究小组展示了自发光子发射特性可以设计成近乎理想的光子。

为了测试他们的实验设计,研究人员在标准绝缘硅上制备了单光子器件,在商业晶圆上使用CMOS兼容的光刻工艺。对器件的测试结果表明,多模波导可显著降低传输损耗,使光资源本征预示效率提高了约90%。为了扩大量子处理的规模,必须提高预示效率。研究人员测试了量子计算必不可少的另一个特征,即片上光子干扰。这些实验显示原始数据可见度为96%,OSA报告这是迄今为止集成光子学中最高的。

这一成就使光子之间的片上量子操作达到了前所未有的精度水平,从而在近期量子光子器件研究中建立了扩大低噪声光子处理规模的可能性。据研究人员称,使用泵浦激光器提高制备过程的均匀性可以改善单光子源。

这项研究将于9月14-17日在OSA Frontiers in Optics 和Laser Science APS/DLS会议上详细介绍。

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