基于芯片光源产生的纠缠光子效率可提高近100倍

2020-12-25 09:30| 发布者: vantsing| 查看: 2599| 评论: 0

摘要: HOBOKEN, N.J., Dec. 21, 2020—为了寻求量子计算机和超快通信所必须的快速高效的纠缠光子对的光源，史蒂文斯理工学院开发了一种芯片光源，这种光源能够产生的纠缠光子对的效率要比之前的高出100倍。传统的方法是将 ...

HOBOKEN, N.J., Dec. 21, 2020—为了寻求量子计算机和超快通信所必须的快速高效的纠缠光子对的光源，史蒂文斯理工学院开发了一种芯片光源，这种光源能够产生的纠缠光子对的效率要比之前的高出100倍。

传统的方法是将光线限制在精心制作的纳米级微腔中；光线穿越微腔时会导致个别的光子产生谐振和分裂为纠缠对。然而这些系统效率很低，在形成一个单独的纠缠对之前，需要数万亿的光子所组成的入射激光脉冲。

史蒂文斯理工学院的Yuping-Huang 和他的同事们给我们证明了一个量子电路可以很轻松地集成到光学元件当中，这为高速的，可多重构的和多层面的量子元件设计铺平了道路。（Courtesy of QuEST Lab, Stevens Institute of Technology）

这个方法由Yuping Huang提出，他是Gallagher的物理学副教授兼任量子科学与工程中心主任。他的同事被允许使用单微波动力激光束去产生每秒钟数千万个纠缠光子对。

“长期以来，人们一直对这个理论的可行性持怀疑的态度，但我们是第一个在实践中证明这一理论的人”Huang说。

Huang在自己的研究基础上与研究生Zhaohui Ma和Jiayang Chen继续在开发一种基于铌酸锂薄片的高质量微腔。这些微腔呈现出赛道的形状，并且几乎可以没有能量损失地在内部反射光子。同时由于包括温度在内的影响，这使得光循环时间更长，相互作用的效率更高。“这绝对是可以实现的”Chen 说：“在这一点上，我们需要循序渐进。”

在此期间，这个团队还打算继续更深层次地挖掘他们的技术，同时探索一种使用他们的器件去驱动逻辑门和其他量子计算机或通信部件的方法。

Huang 解释道：“因为这项技术是基于芯片的，我们已经准备通过集成其他无源或有源的光学元件来扩大规模。

通过Huang的讲话我们得知，他们的终极目标是使量子器件高效和低成本地运行起来，从而可以集成到目前主流的电子器件当中。

Huang说：”我们希望把量子技术带出实验室，从而让它惠及我们每一个人。在不久将来我们希望孩子们的背包里也能装有量子笔记本电脑，同时我们也正努力让这些想法成为现实。

这项研究发表于《Physical Review Letters》