Инженеры придумали как объединить на одном чипе множество устройств, необходимых для формирования квантового источника света. Исследование опубликовано в Nature Photonics.
Исследователи из Германии и Нидерландов разработала квантовый источник света, интегрированный в чип. Устройство генерирует запутанные фотоны для квантовых вычислений. Разработчики заявляют, что новая технология позволила уменьшить размер источника более чем в 1 000 раз, обеспечив необходимую стабильность для масштабирования и массового производства.
Инженеры использовали «гибридную технологию», которая объединила в чип лазер из фосфида индия, а также фильтр и резонатор из нитрида кремния. На чипе в спонтанном нелинейном процессе из лазерного поля создаются два фотона. Каждый из них охватывает диапазон цветов, при этом цвета обоих фотонов связаны друг с другом. Иными словами, фотоны запутаны и могут хранить квантовую информацию.
Теперь мы можем интегрировать лазер с другими компонентами на чипе, чтобы весь квантовый источник был меньше монеты в один евро. Наше крошечное устройство можно было бы считать шагом к квантовому преимуществу чипа с фотонами. В отличие от Google, который в настоящее время использует сверххолодные кубиты в криогенных системах, квантовое преимущество может быть достигнуто с помощью таких фотонных систем на чипе даже при комнатной температуре.
Рактим Халдар, соавтор исследования
Источник квантового света, интегрированный в чип размером с монету. Изображение: Institute of Photonics, Leibniz University of Hannover
Кубиты (квантовые биты, элементарные единицы информации в квантовом компьютере) очень чувствительны к шуму, объясняют ученые. До сих пор для квантовых источников света требовались внешние и громоздкие лазерные системы, что ограничивало возможности для их использования.
Для реализации миниатюрного устройства чип должен управляться лазерным полем, полностью свободным от шума, что требует встроенного фильтра. До сих пор исследователям не удавалось найти материал, который позволял бы интегрировать лазер, фильтр и резонатор в один чип, говорят разработчики. Их гибридная технология решает эту проблему. В серии экспериментов они подтвердили высокую стабильность и эффективность готового устройства.
Читать далее:
Размер опухоли уменьшили, имплантируя «отредактированный» жир
Новый солнечный элемент бьет мировой рекорд эффективности
Уже не игрушка. К чему приведет мир эволюция GPT и Midjourney
На обложке: художественная иллюстрация встроенного в чип квантового источника света. Изображение: Raktim Haldar, Michael Kues