量子光子学新突破 有望启动光学电路新时代

现代社会中，我们是用“芯片”上的电路供电，“芯片”是支撑计算机、手机、互联网等应用的半导体芯片。预计到2025年，人类将创造175泽字节（175万亿千兆字节）的新数据。但是当前计算机的能力有限，如何确保这些高容量敏感数据的安全性？如何利用这些数据来解决一些重大挑战？包括隐私、安全、气候变化等问题。

目前它们是最通用的按需单光子发生器。这些光子需要有规律地排列在半导体芯片上。然后，必须向引导方向释放波长几乎相同的光子。这样它们才能与其他光子和粒子形成相互作用，从而传输和处理信息。

然而这种电路的发展还存在重大挑战。例如，在当前的制造技术中，量子点具有不同的尺寸和形状，释放的光子没有均匀的波长。另外它们在芯片上组装的位置也是随机的，所以不适合用于光电路的开发。

为了精确布局电路量子点，该团队使用了一种称为SESRE（基板编码尺寸减小外延）的方法。1990年初，Madhukar研究组开发了这种方法。现在，在由砷化镓（GaAs）组成的平面半导体衬底上，该团队制造了纳米尺寸台面的规则阵列（a），长、宽、高都是设定的。然后在上表面添加适当的原子，用于创建半导体量子点。

通过使用成熟的半导体处理技术，研究人员首次创建了可扩展的量子光子芯片。该团队现在的工作重点是确定来自相同或不同量子点的发射光子的相同程度。这是干涉和纠缠的量子效应的核心，是量子信息处理（通信、传感、成像或计算）的基础。它可以用来研究物理世界中的一些问题，例如，如何在不同尺度上进行量子纠缠，如何使量子系统之间保持高度的相互作用等。

（编辑：银川站长网）

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