人工原子在混合光子电路中的大规模集成
Noel H Wan1, Tsung-Ju Lu2, Kevin C Chen3
1Research Laboratory of Electronics, MIT, Cambridge, MA, USA. noelwan@mit.edu.
Nature
|July 10, 2020
概括
研究人员开发了一种将量子发射器集成到光子芯片上的新方法,从而实现可扩展的量子网络和计算机. 这种高效率的工艺产生了大型,稳定的人工原子阵列,
科学领域:
- 量子信息科学
- 材料科学
- 纳米技术
背景情况:
- 分布纠是量子计算机和网络的关键.
- 钻石中的颜色中心是有前途的固态量子位,
- 扩展量子系统需要整合许多量子比特与光子架构.
研究的目的:
- 在光子集成电路 (PIC) 中集成人工原子 (钻石中的颜色中心) 的高产量工艺.
- 创建大规模的,无缺陷的色彩中心,用于量子信息处理.
- 解决量子比特不统一的挑战,并实现可调节的量子发射器.
主要方法:
- 含有颜色中心的钻石波导阵列 ("量子微芯片") 在化PIC上的异质集成.
- 制造128通道的空 (GV) 和空 (SiV) 颜色中心阵列.
- 光发光光谱学以表征光学特性,以及在现场调整以补偿不均性.
主要成果:
- 在AlN PIC上成功实现了128通道,无缺陷的GV和SiV颜色中心阵列.
- 实现狭窄,稳定的平均光线宽度 (GV为54MHz,SiV为146MHz),接近寿命限制.
- 现场调整超过50 GHz以弥补发射器不均性而不会降低线宽.
结论:
- 开发的集成过程使得高产量,可扩展的人工原子组装成为PIC.
- 调整发射器的能力解决了大型量子系统的关键瓶.
- 这项工作是构建多重复的量子重复器和通用量子处理器的重要一步.
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