Forskere bygger en række lysdetektorer på en fotonisk chip, der er i stand til at optage enkelte fotoner

Et stort team af forskere med medlemmer fra MIT, IBM, NASA's JPL og Columbia University har udviklet en proces, der muliggør skalerbar integration af superledende nanowire single-photon detektorer (SNSPD'er) på en række fotoniske kredsløb. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Naturkommunikation , holdet beskriver deres nye proces, og hvorfor de tror, ​​at det en dag kan føre til en praktisk fotonisk kvanteprocessor på en chip.

Forskere har arbejdet hårdt på at bygge en kvantecomputer i flere år, og mens resultaterne til tider har været lovende, der er tydeligvis stadig lang vej endnu. For at sådan en computer skal virke, der skal oprettes en kvanteprocessor af en eller anden art. Den nuværende tankegang er, at en sådan processor sandsynligvis vil være fotonbaseret (fordi de er relativt lette at sammenfiltre, og fordi de kan manipuleres lettere end andre typer kvantebits), og den skal være chipbaseret. I denne nye indsats, forskerne har skabt en proces, der gør det muligt at udføre skalerbar integration af SNSPD'er på flere forskellige slags fotoniske kredsløb.

For at en kvantecomputer baseret på fotoner skal fungere, logikken antyder, det skal være i stand til at detektere og behandle enkelte fotoner. SNSPD'er menes at være de mest lovende enkeltfotondetektorer udviklet hidtil, men, desværre, processer udviklet til at bygge dem har været plaget af et stort antal defekter. I denne nye indsats, forskerne har udviklet en proces, der gør det muligt at bygge hver detektor separat, og kun at sætte dem, der er fejlfrie, på en optisk chip. Processen kræver også, at de optiske chips bygges separat ved brug af standardfremstillingsteknikker for chipfremstilling.

Holdet rapporterer, at deres proces giver mulighed for at bygge detektorarrays, der er større og tættere end dem, der blev bygget før - og de er også mere følsomme. De beviste deres påstande ved at bygge detektorer, der er i stand til at håndtere 20 procent af de fotoner, der sendes deres vej - ti gange bedre end tidligere metoder. Hver blev lavet på mikron-størrelse membraner og dem, der bestod testen, blev overført til en bølgeleder ved hjælp af et optisk mikroskop.

Holdet fortsætter deres forskning, fokuserer nu på at bygge større on-chip-systemer med flere muligheder.

© 2015 Phys.org