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Génération de photon unique sur puce

Alors que le excitement grandit de plus en furthermore sur l’avenir du quantique, les chercheurs du monde entier travaillent des heures supplémentaires pour découvrir la meilleure façon de débloquer la promesse de particules quantiques superpositionnées, intriquées, à effet tunnel ou autrement prêtes pour le primetime.

Parto est co-auteur principal d’un write-up publié dans la revue Nano Letters essentiel pour permettre la technologies quantiques.

Aux premiers stades du développement informatique, explique Parto, “les chercheurs venaient de fabriquer le transistor, et ils avaient des idées sur la façon de faire un commutateur numérique, mais la plate-forme était plutôt faible. Différents groupes ont développé différentes plates-formes, et finalement, tout le monde a convergé sur le CMOS (complémentaire métal-oxyde semi-conducteur) Ensuite, nous avons eu l’énorme explosion autour des semi-conducteurs.

motor vehicle la lumière aime bouger” puis le transforme à nouveau dans un autre format une fois qu’il est là ? »

a déclaré Parto

ce qui signifie qu’il peut exister dans un état zéro par exemple en les acheminant sur une puce à l’aide de guides d’ondes. Les guides d’ondes font exactement ce que leur nom l’indique, guidant la lumière là où elle doit aller, tout comme les fils guident l’électricité.

a déclaré Parto”

mais Parto et ses collègues le font en utilisant des défauts dans certains matériaux semi-conducteurs bidimensionnels (2D), qui n’ont qu’un seul atome d’épaisseur, en retirant essentiellement un peu de matériau pour créer un défaut.

a déclaré Parto un à la fois mais les chercheurs ne sont pas encore sûrs du taux, et Parto, qui a obtenu son doctorat. sur le thème de l’ingénierie de tels défauts, dit que le rythme actuel pourrait être beaucoup furthermore lent.

Un grand avantage des matériaux 2D est qu’ils se prêtent à l’intégration de défauts à des endroits spécifiques. De plus, Parto a déclaré : “Les matériaux sont si fins que vous pouvez les ramasser et les mettre sur n’importe quel autre matériau sans être contraint par la géométrie du treillis d’un matériau cristallin 3D. Cela rend le matériau 2D très facile à intégrer.”

Les chercheurs essaient de le faire de plusieurs manières, par exemple en plaçant le matériau sur le guideline d’ondes, puis en recherchant un seul défaut existant, mais même si le défaut est précisément aligné et exactement dans la bonne place, l’efficacité d’extraction sera seulement 20 à 30 %. En effet, le défaut special ne peut émettre qu’à un taux spécifique et une partie de la lumière est émise à des angles obliques, plutôt que directement le extended du chemin vers le guide d’ondes. La limite supérieure théorique de cette conception n’est que de 40 %, mais la fabrication d’un dispositif utile pour les purposes d’informations quantiques nécessite une efficacité d’extraction de 99,99 %.

“La lumière d’un défaut brille intrinsèquement partout, mais nous préférons qu’elle brille dans ces guides d’ondes”, a expliqué Parto. “Nous avons deux choix. Si vous placez des guides d’ondes au-dessus du défaut, peut-être que dix à quinze pour cent de la lumière iraient dans les guides d’ondes. Ce n’est pas suffisant. Mais il existe un phénomène physique. que nous pouvons utiliser pour augmenter cette efficacité et diriger davantage de lumière dans le tutorial d’ondes.Vous faites cela en plaçant le défaut à l’intérieur d’une cavité optique – dans notre cas, il se présente sous la forme d’un résonateur à micro-anneau, qui est l’une des seules cavités qui permet vous permet de coupler la lumière dans et hors d’un guide d’ondes.

En réduisant cette fluctuation quantique dans une cavité de volume fini, la fluctuation sur le défaut est augmentée, l’amenant à émettre de la lumière préférentiellement dans l’anneau, où elle accélère et devient in addition brillante, augmentant ainsi l’efficacité d’extraction.”

Dans les expériences utilisant le résonateur à micro-anneau qui ont été réalisées pour cet article, l’équipe a atteint une efficacité d’extraction de 46 %.

a déclaré Moody. “À court docket terme. mais à lengthy terme, notre objectif est de continuer à développer cette plate-forme pour l’informatique quantique et la mise en réseau.”

Pour ce faire, le groupe doit améliorer son efficacité à furthermore de 99 %, et y parvenir nécessitera des anneaux de résonateur en nitrure de meilleure qualité. “Pour améliorer l’efficacité, vous devez lisser l’anneau lorsque vous le découpez dans le film de nitrure de silicium”, a expliqué Parto. “Cependant, si le matériau lui-même n’est pas entièrement cristallin, même si vous essayez de le lisser au niveau atomique, les surfaces peuvent toujours sembler rugueuses et ressemblant à une éponge, provoquant la dispersion de la lumière.”

et les entreprises ne le font pas.”

mais comme il s’agit d’une installation partagée très utilisée, il n’est pas en mesure de personnaliser certains paramètres qui lui permettraient de faire pousser des matériaux de qualité suffisante. Le prepare, dit-il, est d’utiliser ces résultats pour demander de nouvelles subventions qui permettraient « d’obtenir nos propres outils et d’embaucher des étudiants pour faire ce travail ».