Assemblaggio di PIC ad alta efficienza di sistema con rivelatori integrati tramite trasferimento a membrana. (a) Trasferimento di membrana di un SNSPD su una guida d'onda fotonica. (b) Schema di chip fotonico con quattro rivelatori integrati in guida d'onda (A1, A2, B1 e B2). (c) Micrografie delle sezioni I-VI etichettate in b. La luce infrarossa (frecce rosse) è stata accoppiata da una fibra con lenti (I) con un diametro dello spot di 2,5 μm in un accoppiatore polimerico 2 × 3 μm (II). L'accoppiatore si sovrapponeva a una sezione rastremata inversa larga da 50 a 500 nm di una guida d'onda in silicio (III). La luce in ingresso ha viaggiato lungo la guida d'onda larga 500 nm (IV) per una distanza di 2 mm prima di raggiungere un divisore di raggio 50:50 (accoppiatore direzionale in V) seguito dai rilevatori integrati nella guida d'onda (VI). La lunghezza equivalente della barra della scala (blu) è 3 μm. Credito: Comunicazioni sulla natura 6, Codice articolo:5873 doi:10.1038/nmms6873
Un grande team di ricercatori con membri del MIT, IBM, Il JPL della NASA e la Columbia University hanno sviluppato un processo che consente l'integrazione scalabile di rivelatori a fotone singolo (SNSPD) a nanofili superconduttori su una gamma di circuiti fotonici. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura , il team descrive il loro nuovo processo e perché credono che possa portare un giorno a un pratico processore quantistico fotonico su un chip.
Gli scienziati hanno lavorato duramente per diversi anni cercando di costruire un computer quantistico, e mentre i risultati a volte sono stati promettenti, c'è ancora chiaramente molta strada da fare. Perché un computer del genere funzioni, deve essere creato un processore quantistico di qualche tipo. Il pensiero attuale è che un tale processore sarà probabilmente basato su fotoni (perché sono relativamente facili da impigliare e perché possono essere manipolati più facilmente rispetto ad altri tipi di bit quantistici) e dovrà essere basato su chip. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno creato un processo che consente di eseguire l'integrazione scalabile di SNSPD su diversi tipi di circuiti fotonici.
Affinché un computer quantistico basato su fotoni funzioni, la logica suggerisce dovrà essere in grado di rilevare ed elaborare singoli fotoni. Si ritiene che gli SNSPD siano i rivelatori di fotoni singoli più promettenti sviluppati finora, ma, purtroppo, i processi sviluppati per la loro costruzione sono stati afflitti da un numero elevato di difetti. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno sviluppato un processo che consente di costruire ciascun rilevatore separatamente, e mettendo solo quelli che sono privi di difetti su un chip ottico. Il processo richiede anche la costruzione separata dei chip ottici utilizzando tecniche di fabbricazione di chip standard.
Il team riferisce che il loro processo consente di costruire array di rivelatori più grandi e più densi di quelli costruiti in precedenza, e sono anche più sensibili. Hanno dimostrato le loro affermazioni costruendo rivelatori in grado di gestire il 20% dei fotoni inviati, dieci volte meglio dei metodi precedenti. Ciascuno è stato realizzato su membrane di dimensioni micron e quelli che hanno superato i test, sono stati trasferiti su una guida d'onda utilizzando un microscopio ottico.
Il team sta continuando la sua ricerca, ora concentrandosi sulla costruzione di sistemi su chip più grandi con più capacità.
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