量子光子學(xué)新突破！有望開啟光學(xué)電路新時代
發(fā)布時間：2023-06-08 1205人看過
現(xiàn)代生活中，我們是用“芯片”上的電路供電，“芯片”是支撐計算機(jī)、手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用的半導(dǎo)體芯片。預(yù)計到2025年，人類將創(chuàng)造175澤字節(jié)（175萬億千兆字節(jié)）的新數(shù)據(jù)。但是當(dāng)前計算機(jī)的能力有限，如何確保這些高容量敏感數(shù)據(jù)的安全性？如何利用這些數(shù)據(jù)來解決一些重大挑戰(zhàn)？包括隱私、安全、氣候變化等問題。
新興的量子通信和量子計算技術(shù)是一種有前景的解決方案。然而，要實現(xiàn)這一點(diǎn)，還需要持續(xù)開發(fā)強(qiáng)大的新型量子光電路，研發(fā)能夠安全地處理每天生成大量信息的電路。南加州大學(xué)莫克家族化學(xué)工程和材料科學(xué)系的研究人員在這方面取得了突破。他們采用了世界上第一個光子量子光學(xué)電路的方法，這也預(yù)示著安全通信和量子計算的新未來。
在傳統(tǒng)電路中，電子的定向移動形成了電流。而光量子電路使用光源是按需生成單個光粒子或光子，一次一個，充當(dāng)量子比特。這些光源是納米大小的半導(dǎo)體“量子點(diǎn)”集合，由數(shù)萬到一百萬個原子組成，其尺寸不到頭發(fā)絲直徑的千分之一。
目前它們是最通用的按需單光子發(fā)生器。這些單光子源需要有規(guī)律地排列在半導(dǎo)體芯片上。然后，必須向引導(dǎo)方向釋放波長幾乎相同的光子。這樣它們才能與其他光子和粒子形成相互作用，從而傳輸和處理信息。
