糾纏量子光源在芯片上集成

  ICC訊 德國(guó)和荷蘭科學(xué)家組成的國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)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(shè)備的1/1000以下，實(shí)現(xiàn)了更長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性，同時(shí)也能進(jìn)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(yīng)用的成本。相關(guān)研究刊發(fā)于17日出版的《自然·光子學(xué)》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(lái)源：物理學(xué)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(tái)是將光子器件集成在芯片上，這些平臺(tái)緊湊、穩(wěn)定，且單個(gè)芯片上能容納和排列許多元件。

  研究負(fù)責(zé)人、萊布尼茨大學(xué)光子研究所所長(zhǎng)邁克爾·庫(kù)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(méi)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(xiàng)重大挑戰(zhàn)。

  庫(kù)斯團(tuán)隊(duì)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(gè)自發(fā)的非線(xiàn)性過(guò)程中，激光場(chǎng)產(chǎn)生了兩個(gè)光子。每個(gè)光子同時(shí)“跨越”一系列顏色，這被稱(chēng)為“疊加”，且兩個(gè)光子的顏色相互關(guān)聯(lián)，即發(fā)生了“糾纏”，可存儲(chǔ)量子信息。

  研究團(tuán)隊(duì)指出，他們開(kāi)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(gè)量子光源比一枚一歐元硬幣還小，最新設(shè)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(yīng)用的生產(chǎn)成本。