首个电流激发光源的光量子电路问世

科技日报北京9月29日电 (记者聂翠蓉)德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)官网27日发布公告称,该校科学家带领波兰和俄罗斯科学家组成的国际研究团队,解决了光子电路运用于光量子计算机的一大限制条件,首次成功将一个完整的量子光学结构集成到芯片上。发表在《自然•光子学》杂志上的这一最新成果将帮助光量子计算机早日用于数据加密、大数据超快计算及高度复杂系统量子模拟等领域。

碳纳米管因为直径不到一根头发粗细,成为光量子电路最小型光源的最佳选择,用激光照射碳纳米管,它们会发出许多单光子。但由于现有芯片内含的都是电学组件,不接受额外的激光系统,这种激发碳纳米管发出光子的激光技术很难集成到现有芯片上,成为光量子计算机发展的制约条件。

新研究利用流经碳纳米管的电流刺激碳纳米管发出单个光子。研究团队用碳纳米管作为单光子源、探测器作为超导纳米电线,将碳纳米管和两个探测器分别与纳米光子波导相连,制成的光结构用液氦制冷后,能发出可以计数的单个光子。该装置能集成到现有芯片上。KIT纳米技术专家拉尔夫•克鲁克说:“我们的电路是光量子计算机领域的一大进步,现在我们完全能利用电流刺激碳纳米管发出单光子,克服了阻碍光量子计算机运用的制约因素。”