纠缠量子光源在芯片上集成

2023-04-21 12:59:48 来源 : 科技日报

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德国和荷兰科学家组成的国际科研团队首次将能发射纠缠光子的量子光源完全集成在一块芯片上，将量子光源的尺寸缩小到目前设备的1/1000以下，实现了更长时间的稳定性、可扩展性，同时也能进行大规模生产，有望成为可编程光量子处理器的基本组件，降低量子技术应用的成本。相关研究刊发于17日出版的《自然·光子学》杂志。

量子光源产生可用作量子比特的光量子（光子）。目前主流的光量子平台是将光子器件集成在芯片上，这些平台紧凑、稳定，且单个芯片上能容纳和排列许多元件。

研究负责人、莱布尼茨大学光子研究所所长迈克尔·库斯教授指出，目前的量子光源需要用到位于芯片外部且体积庞大的激光系统。而且，鉴于量子比特非常容易受到噪声的影响，为保证完全没有噪声，要在芯片上安装滤波器。以前，在同一芯片上集成激光器、滤波器和空腔是一项重大挑战。

库斯团队借助“混合技术”，将磷化铟制成的激光器、滤波器和氮化硅制成的空腔结合在一起，并将它们集成到了一块芯片上。在芯片上，在一个自发的非线性过程中，激光场产生了两个光子。每个光子同时“跨越”一系列颜色，这被称为“叠加”，且两个光子的颜色相互关联，即发生了“纠缠”，可存储量子信息。

研究团队指出，他们开发出的是一种电激发、激光集成的光量子光源，可完整地安装在芯片上，发射频率纠缠的量子位态。整个量子光源比一枚一欧元硬币还小，最新设备有望成为可编程光子量子处理器的基本组件，有助于降低量子应用的生产成本。（记者刘霞）

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