3月3日消息，在對(duì)量子計(jì)算和通信的潛在推動(dòng)中，歐洲的一個(gè)研究合作報(bào)告了一種控制和操縱單光子而不產(chǎn)生熱量的新方法。該解決方案使得在單一芯片中集成光學(xué)開(kāi)關(guān)和單光子探測(cè)器成為可能。

發(fā)表在《自然-通訊》上，該團(tuán)隊(duì)報(bào)告說(shuō)，他們開(kāi)發(fā)了一種用微觀機(jī)械運(yùn)動(dòng)而不是熱量來(lái)重新配置的光學(xué)開(kāi)關(guān)，使該開(kāi)關(guān)與熱敏感的單光子探測(cè)器兼容。

今天使用的光學(xué)開(kāi)關(guān)通過(guò)局部加熱半導(dǎo)體芯片內(nèi)部的導(dǎo)光板來(lái)工作。“這種方法不適用于量子光學(xué)，”合著者Samuel Gyger說(shuō)，他是斯德哥爾摩KTH皇家理工學(xué)院的博士生。

“因?yàn)槲覀兿胍獧z測(cè)每一個(gè)光子，所以我們使用量子探測(cè)器，通過(guò)測(cè)量單個(gè)光子被超導(dǎo)材料吸收時(shí)產(chǎn)生的熱量來(lái)工作，”Gyger說(shuō)。“如果我們使用傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)，我們的探測(cè)器將被熱量淹沒(méi)，從而根本無(wú)法工作。”

Carlos Errando Herranz說(shuō)，作為歐洲量子旗艦項(xiàng)目S2QUIP的一部分，他構(gòu)思了這一研究理念，并在KTH領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)工作。“新方法可以控制單光子，而不會(huì)出現(xiàn)加熱半導(dǎo)體芯片的缺點(diǎn)，從而使單光子探測(cè)器失去作用。

利用微機(jī)電（MEMS）致動(dòng)技術(shù)，該解決方案可以在單個(gè)半導(dǎo)體芯片上實(shí)現(xiàn)光開(kāi)關(guān)和光子檢測(cè)，同時(shí)保持單光子探測(cè)器所需的低溫。

”我們的技術(shù)將有助于連接量子技術(shù)集成光學(xué)電路所需的所有構(gòu)件，“Errando Herranz說(shuō)。”量子技術(shù)將實(shí)現(xiàn)安全的信息加密和計(jì)算方法，解決當(dāng)今計(jì)算機(jī)無(wú)法解決的問(wèn)題，而且它們將提供模擬工具，使我們能夠理解自然界的基本定律，這可以帶來(lái)新的材料和藥物。“

該小組將進(jìn)一步開(kāi)發(fā)該技術(shù)，使其與典型的電子產(chǎn)品兼容，這將涉及降低實(shí)驗(yàn)設(shè)置中使用的電壓。

Errando Herranz表示，該小組的目標(biāo)是在已經(jīng)制造片上光學(xué)器件的半導(dǎo)體代工廠中整合制造工藝--這是實(shí)現(xiàn)量子光學(xué)電路足夠大的必要步驟，以實(shí)現(xiàn)量子技術(shù)的一些承諾。

歐盟的Horizon 2020研究與創(chuàng)新計(jì)劃根據(jù)第820423號(hào)資助協(xié)議（S2QUIP）為研究提供了財(cái)務(wù)支持；瑞典研究委員會(huì)，克納特和愛(ài)麗絲·沃倫伯格基金會(huì)，上奧地利州以及奧地利科學(xué)基金。

這項(xiàng)工作由KTH的Val Zwiller教授和Klaus D.J?ns教授（現(xiàn)為德國(guó)帕德博恩大學(xué)）共同監(jiān)督。埃蘭多·赫蘭茲（Errando Herranz）現(xiàn)在是美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）的研究員。該研究的參與者包括林茨理工學(xué)院和奧地利約翰內(nèi)斯·開(kāi)普勒大學(xué)的研究人員。
編輯：lyn