O krok bliżej do komputerów kwantowych

Fotony, czyli cząstki światła, stanowią obiecujący sposób na wykorzystanie zjawisk kwantowych, ponieważ nie są silnie sprzężone ze światem zewnętrznym. Co równie ważne, mają one wiele stopni swobody (częstotliwość, pęd liniowy, spin i orbitalny moment pędu), na których można względnie łatwo implementować, przetwarzać i mierzyć bity kwantowe

Celem finansowanego ze środków UE projektu "Quantum photonic chip" (QUANPHOCHIP) jest rozwinięcie tej technologii do poziomu stabilnej platformy z wykorzystaniem obszernej literatury naukowej na temat kontrolowania fotonów. Zintegrowanie kwantowych układów optycznych w układzie półprzewodnikowym stanowiłoby ważny krok w tym kierunku. Układy na bazie krzemu były tu z wielu powodów oczywistą technologią.

Po pierwsze, do produkcji krzemowych układów fotonicznych można wykorzystać istniejące i sprawdzone technologie produkcji układów półprzewodnikowych CMOS. Drugą zaletą jest możliwość integracji z mikroelektroniką CMOS i umieszczenia w tym samym układzie elektroniki napędowej i sterującej, co przełoży się na uproszczenie całego systemu i obniżenie jego kosztu. Po trzecie, krzem doskonale współpracuje z materiałami egzotycznymi, na przykład nadprzewodnikami, co umożliwia zintegrowanie w kwantowym układzie fotonicznym wysokiej jakości detektorów pojedynczych fotonów, a tym samym wykorzystanie indukowanych pomiarem interakcji nieliniowych między pojedynczymi fotonami.

Uczestnicy projektu QUANPHOCHIP poczynili znaczne postępy w drodze do wytworzenia nowej klasy układów optyki kwantowej umożliwiających generowanie, manipulowanie i wykrywanie pojedynczych fotonów. Do czasu zakończenia projektu QUANPHOCHIP badacze spodziewają się stworzyć idealną platformę całkowicie zintegrowanych układów optyki kwantowej.