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史蒂文斯队关闭在室温量子计算芯片“圣杯”

光子以前所未有的效率的基于芯片的系统进行交互

A stylized image of a racetrack depicting photons going around it, eventually interacting and changing wavelengths. One wavelength is blue left); the other is yellow right)
轻触摸:nanosandblasted铌酸锂,其中光子被哄骗低能量条件下彼此进行交互跑道的程式化版本。

(Hoboken的,N.J - 。2019年9月18日) - 处理信息,光子必须交互。  然而,光这些微小的数据包需要无关,与对方,每个路过而不改变其他。朝向实现为计算,通信和遥感期待已久的量子光学技术的一个关键预先 - 现在,研究人员在太阳城平台已哄骗光子以彼此以前所未有的效率进行交互。 

该小组由黄玉屏,物理学副教授和导演的带领 中心量子科学与工程,使我们更接近这个目标了纳米级芯片便于与比以往任何系统的效率高得多的光子相互作用。新的方法,报告中的一个备忘录 七重峰18问题 。光学,工作在非常低的能量水平,这表明它可以优化在单个光子的层面上工作 - 为室温量子计算与圣杯 安全的量子通信. 

“我们正在推动物理学和光学工程的界限,以使量子和全光信号处理更贴近现实,”黄说。

实现这一进步,黄球队发射的激光束分成雕刻成晶体的棉条一个跑道形微腔。为绕跑道的激光反弹,其密闭的光子彼此相互作用,产生了导致某些循环的光的改变波长的谐波共振。  

这不是一个全新的伎俩,但黄和他的同事,包括研究生嘉阳晨和高级研究科学家勇猛SUA,通过使用从铌酸锂的绝缘体制成的芯片显着提高了效率,有一个独特的方式的材料与光相互作用。不同于硅,铌酸锂是困难的化学与共同的反应性气体蚀刻。如此,史蒂文斯的团队使用离子铣削工具,本质上是一个nanosandblaster,蚀刻大约百分之一人的头发的宽度微小的跑道。 

定义轨道结构之前,球队需要施加高电压电脉冲产生交替性或周期性极化,是裁缝的光子的方式围绕赛道移动的仔细校准领域,增加其相互交融的可能性。 

陈解释说,这两个蚀刻芯片在赛道上和定制光子周围移动的方式,需要几十个纳米加工细腻步骤,每个都需要纳米精度。 “据我们所知,我们是第一组中掌握所有这些纳米加工步骤来建立这个系统 - 这是我们能先取得这个结果的原因。” 

向前进, 和他的团队的目标是提高晶体赛道对限制和再循环光,被称为其Q因子的能力。球队已经确定的方式通过的至少10倍,以增加他们的Q值,但每个级别最多使系统不易察觉的温度波动更敏感 - 几千一定程度的 - 需要仔细微调。 

尽管如此,史蒂文斯团队说,他们在收盘能够在单光子水平产生相互作用可靠,突破将允许许多功能强大的量子计算组件的创建,如光子逻辑门和纠缠源,沿的系统上电路,可以同时招揽到同一个问题多种解决方案,可以想象允许,可以采取年秒钟要解决的计算。 

我们仍可能从那个点了一会儿,陈先生说,但对于量子科学家的旅程将是令人兴奋的。 “这是圣杯,”陈,该论文的主要作者。 “在路上,圣杯,我们实现了很多物理学的是没有人做过的事情。”

  - 史蒂文斯 -

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