Montering av högsystemeffektiv PIC med integrerade detektorer via membranöverföring. (a) Membranöverföring av en SNSPD till en fotonisk vågledare. (b) Skiss av fotonchip med fyra vågledarintegrerade detektorer (A1, A2, B1 och B2). (c) Mikrofotografier av avsnitt I–VI märkta i b. Infrarött ljus (röda pilar) kopplades från en linsfiber (I) med en punktdiameter på 2,5 μm till en 2 × 3 μm polymerkopplare (II). Kopplingen överlappade med en 50 till 500 nm bred omvänt avsmalnande sektion av en kiselvågledare (III). Ingångsljuset färdades längs den 500 nm breda vågledaren (IV) över ett avstånd på 2 mm innan det nådde en 50:50 stråldelare (riktningskopplare i V) följt av de vågledarintegrerade detektorerna (VI). Den ekvivalenta längden på skalstången (blå) är 3 μm. Kreditera: Naturkommunikation 6, Artikelnummer:5873 doi:10.1038/ncomms6873
Ett stort team av forskare med medlemmar från MIT, IBM, NASA:s JPL och Columbia University har utvecklat en process som möjliggör skalbar integrering av supraledande nanotrådsdetektorer med enkelfoton (SNSPD) på en rad fotoniska kretsar. I deras papper publicerad i tidskriften Naturkommunikation , teamet beskriver sin nya process och varför de tror att den en dag kan leda till en praktisk fotonisk kvantprocessor på ett chip.
Forskare har arbetat hårt med att försöka bygga en kvantdator i flera år, och även om resultaten ibland har varit lovande, det är uppenbarligen en lång väg kvar att gå. För att en sådan dator ska fungera, en kvantprocessor av något slag måste skapas. Den nuvarande tanken är att en sådan processor sannolikt kommer att vara fotonbaserad (eftersom de är relativt lätta att trassla in och eftersom de kan manipuleras lättare än andra typer av kvantbitar) och den måste vara chipbaserad. I denna nya ansträngning, forskarna har skapat en process som gör det möjligt att utföra skalbar integration av SNSPD:er på flera olika typer av fotoniska kretsar.
För att en kvantdator baserad på fotoner ska fungera, logiken antyder, den kommer att behöva kunna detektera och bearbeta enstaka fotoner. SNSPD tros vara de mest lovande singelfotondetektorerna som utvecklats hittills, men, tyvärr, processer som utvecklats för att bygga dem har plågats av ett stort antal defekter. I denna nya ansträngning, forskarna har utvecklat en process som gör det möjligt att bygga varje detektor separat, och sätta bara de som är defektfria på ett optiskt chip. Processen kräver också att de optiska chipsen byggs separat med användning av standardtekniker för tillverkning av chips.
Teamet rapporterar att deras process gör det möjligt att bygga detektormatriser som är större och tätare än de som byggdes tidigare – och de är också känsligare. De bevisade sina påståenden genom att bygga detektorer som kan hantera 20 procent av fotoner som skickats i väg – tio gånger bättre än tidigare metoder. Var och en gjordes på mikronstora membran och de som klarade testet, överfördes till en vågledare med användning av ett optiskt mikroskop.
Teamet fortsätter sin forskning, fokuserar nu på att bygga större on-chip-system med fler möjligheter.
© 2015 Phys.org
