集成方法在室温下按需发射量子光

KTH皇家理工学院的研究人员开发的一种集成方法，他们使用嵌入在光子波导中的单光子发射器，可以使大规模量子信息通过光纤网络传输。KTH 方法以确定的（而不是概率）方式发射光子，以便按需提供量子位。新方法绕过了极端制冷的要求，也就是说它可以在室温下提供高质量的光束。在这项研究中，研究人员将六角形氮化物（hBN）单光子发射器与氮化硅（SiN）波导相结合，并从中开发出一种对量子发射器进行成像的方法。他们激活了热二氧化硅（SiO2）上的发射器，在将SIN光子引导层沉积之前，将发射器封装在保护性的SiO2层中。在整个封装和纳米制造过程中，集成发射器保持了高的单光子纯度和高质量量子光。

KTH副教授、描述这项研究的作者Ali Elshaari说，量子电路要么在低温（4K）下使用原子状单光子源运行，要么在室温下使用随机的单光子源。相比之下，KTH 团队开发的技术使光子电路能够在室温下按需发射光子。Elshaari 说："在现有的在室温下运行的光学电路中，除非进行预兆测量，否则永远不知道单个光子何时产生。"我们实现了一个确定性过程，即将在室温下运行的光子发射器精确定位在集成光子电路中。"

KTH的一个研究小组开发了一种光学集成电路，在室温下以确定模式发射光子。此图像是发射光子的集成芯片的特写镜头。Ali Elshaari.供图。

今天，量子计算依赖于携带的信息量子位并同时执行多个计算的电子。KTH教授ValZwiller说，为了将量子计算与互联网使用的光纤网络无缝集成，一种更有保障的方法是利用光子的力量。Zwiller说："光子方法在通信和计算之间提供了天然的联系。这一点很重要，因为最终目标是使用光传输处理过的量子信息。这项研究发表在《Advanced Quantum Technologies》上（www.doi.org/10.1002/qute.202100032）上。