糾纏量子光源在芯片上集成

  ICC訊 德國和荷蘭科學家組成的國際科研團隊首次將能發(fā)射糾纏光子的量子光源完全集成在一塊芯片上，將量子光源的尺寸縮小到目前設備的1/1000以下，實現(xiàn)了更長時間的穩(wěn)定性、可擴展性，同時也能進行大規(guī)模生產(chǎn)，有望成為可編程光量子處理器的基本組件，降低量子技術(shù)應用的成本。相關(guān)研究刊發(fā)于17日出版的《自然·光子學》雜志。

集成在芯片上的量子光源可產(chǎn)生糾纏的光子（藝術(shù)圖）。

圖片來源：物理學家組織網(wǎng)

  量子光源產(chǎn)生可用作量子比特的光量子（光子）。目前主流的光量子平臺是將光子器件集成在芯片上，這些平臺緊湊、穩(wěn)定，且單個芯片上能容納和排列許多元件。

  研究負責人、萊布尼茨大學光子研究所所長邁克爾·庫斯教授指出，目前的量子光源需要用到位于芯片外部且體積龐大的激光系統(tǒng)。而且，鑒于量子比特非常容易受到噪聲的影響，為保證完全沒有噪聲，要在芯片上安裝濾波器。以前，在同一芯片上集成激光器、濾波器和空腔是一項重大挑戰(zhàn)。

  庫斯團隊借助“混合技術(shù)”，將磷化銦制成的激光器、濾波器和氮化硅制成的空腔結(jié)合在一起，并將它們集成到了一塊芯片上。在芯片上，在一個自發(fā)的非線性過程中，激光場產(chǎn)生了兩個光子。每個光子同時“跨越”一系列顏色，這被稱為“疊加”，且兩個光子的顏色相互關(guān)聯(lián)，即發(fā)生了“糾纏”，可存儲量子信息。

  研究團隊指出，他們開發(fā)出的是一種電激發(fā)、激光集成的光量子光源，可完整地安裝在芯片上，發(fā)射頻率糾纏的量子位態(tài)。整個量子光源比一枚一歐元硬幣還小，最新設備有望成為可編程光子量子處理器的基本組件，有助于降低量子應用的生產(chǎn)成本。