用于量子技术的集成光子学

　　由德国帕德博恩大学的物理学家 Klaus J?ns 教授领导的国际科学家团队对集成光子学的潜力、全球前景、背景和前沿进行了全面概述。相关研究发表在《Nature Reviews Physics》上。

 

　　集成量子光子学使用经典的集成光子技术和器件进行量子应用。与经典光子学一样，芯片级集成对于扩大实验室演示器并将其转化为现实技术至关重要。集成量子光子学的努力集中在量子光子集成电路的开发上，可以是单片、混合或异构集成。在本路线图中，研究人员通过具体示例论证集成光子学为量子技术带来的价值，并讨论通过克服当前障碍，未来哪些应用可能成为可能。他们概述了研究前景并讨论了创新和市场潜力，目标是通过概述与量子技术的集成光子学相关的材料、设备和组件的科学挑战，以及与将这些技术推向市场的必要制造基础设施和供应链发展相关的科学挑战，进而来刺激进一步的研究。

 

　　“在过去的 20 年里，光子量子技术已经达到了许多重要的里程碑。但是，将结果从实验室转化为日常应用时，可扩展性仍然是一个主要挑战。应用通常需要1,000 多个光学组件，所有这些组件都必须单独优化。然而，光子量子技术可以从经典光子集成的并行发展中获益，”J?ns 解释说。据科学家称，还需要更多的研究，集成光子平台需要多种多种材料、组件设计和集成策略，带来了多种挑战，尤其是信号损失，这在量子世界中不容易补偿。作者在论文中指出，集成光子量子技术 (IPQT) 的复杂创新周期需要投资、解决特定技术挑战、开发必要的基础设施以及进一步构建成熟的生态系统。他们得出的结论是，对具有量子力学及其技术应用丰富知识的科学家和工程师的需求不断增加。

 

　　集成量子光子学将经典的集成光子技术和器件用于量子应用，其中芯片级集成对于扩大实验室演示规模并将其转化为现实技术至关重要。J?ns 解释说，“在集成量子光子学领域的努力是广泛的，包括量子光子电路的开发，可以是单片集成、混合集成或非均匀集成。在论文中，我们讨论了通过克服当前的障碍，未来可能实现的应用。”科学家们还概述了研究前景，并讨论了创新和市场潜力。其目的是通过不仅概述科学问题，而且概述与将技术推向市场的必要制造基础设施和供应链的发展相关的挑战，来刺激进一步的研究和研究资金。

 

　　科学家们认为，为了培养下一代 IPQT 工程师，迫切需要在教育方面进行大量投资。 J?ns 说：“无论将用于商业量子设备的技术类型如何，量子力学的基本原理都是相同的。我们预测对具有量子力学及其技术应用丰富知识的科学家和工程师的需求将不断增加。投资于教育下一代将有助于推动科学和技术前沿。”