.Breakthrough Discovery Brings Billion-Qubit Quantum Computing Chips Closer

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.Breakthrough Discovery Brings Billion-Qubit Quantum Computing Chips Closer

획기적인 발견으로 10억 큐비트 양자 컴퓨팅 칩이 더 가까워졌습니다

고유 스핀 궤도 EDSR

주제:나노기술양자 컴퓨팅뉴사우스웨일스대학교 UNSW 시드니 , 2023년 1월 19 일 고유 스핀 궤도 EDSR 새로운 '고유 스핀 궤도 EDSR' 프로세스를 사용하여 여러 큐비트를 제어하는 ​​방법. 신용: 토니 멜로브

-이전에 알려지지 않은 효과의 발견으로 스핀 큐비트의 소형 초고속 제어가 가능해졌습니다. 호주 엔지니어들은 논리 게이트를 실행하는 양자점에 자리 잡은 단일 전자를 정밀하게 제어하는 ​​새로운 방법을 발견했습니다. 게다가 새로운 메커니즘은 부피가 덜하고 부품이 더 적게 필요하므로 대규모 실리콘 양자 컴퓨터를 현실화하는 데 필수적일 수 있습니다. 양자 컴퓨팅 스타트업인 Diraq과 UNSW Sydney 의 엔지니어들이 발견한 이 우연한 발견 은 1월 12일 Nature Nanotechnology 저널에 자세히 설명되어 있습니다.

시드니에 본사를 둔 UNSW 분사 회사인 Diraq의 양자 프로세서 엔지니어인 Dr. Will Gilbert는 "이것은 우리가 이전에 본 적이 없는 완전히 새로운 효과였으며 처음에는 이해하지 못했습니다."라고 말했습니다. 교정. “그러나 이것이 양자점에서 스핀을 제어하는 ​​강력하고 새로운 방법이라는 것이 곧 분명해졌습니다. 정말 흥미진진했습니다.”

단일 큐빗 뒤집기

단일 큐빗 뒤집기 마이크로웨이브 신호에 반응하여 양자점 안에 있는 단일 큐비트에 대한 아티스트의 개념이 뒤집힙니다. 신용: 토니 멜로브

-논리 게이트는 모든 계산의 기본 빌딩 블록입니다. 그들은 정보를 처리하기 위해 함께 작동하는 '비트' 또는 이진수(0과 1)를 허용합니다. 그러나 양자 비트(또는 큐비트)는 '중첩'으로 알려진 조건인 이러한 두 상태에 동시에 존재합니다. 이를 통해 기존 컴퓨터를 능가하는 다양한 계산 전략(일부는 기하급수적으로 더 빠르고 일부는 동시에 작동)이 가능합니다. 큐비트 자체는 하나 또는 몇 개의 전자를 포획할 수 있는 작은 나노 장치인 '양자점'으로 구성됩니다. 계산이 일어나려면 전자의 정밀한 제어가 필요합니다. Diraq 엔지니어들은 논리 게이트를 실행하는 양자점에 자리잡은 단일 전자를 정밀하게 제어하는 ​​새로운 방법을 발견하여 10억 큐비트 양자 칩을 달성하는 현실을 더 가까이 가져왔습니다. 게다가 새로운 메커니즘은 부피가 덜하고 부품이 더 적게 필요하므로 대규모 실리콘 양자 컴퓨터를 현실화하는 데 필수적일 수 있습니다. 크레딧: Diraq

https://youtu.be/cIqbDEevHbo

-자기장이 아닌 전기장 사용 Tuomo Tanttu 박사는 퀀텀닷을 제어하는 ​​10억분의 1미터 크기의 장치와 작동을 구동하는 다양한 유형의 극소 자석 및 안테나의 다양한 기하학적 조합을 실험하는 동안 이상한 효과를 발견했습니다. Diraq의 측정 엔지니어인 Dr. Tanttu는 이렇게 회상합니다. “그런 다음이 이상한 봉우리가 나타났습니다. 큐비트 중 하나의 회전 속도가 빨라지는 것 같았는데, 이 실험을 4년 동안 본 적이 없었습니다.” 그가 발견한 것은 나중에 엔지니어 들이 이전에 사용했던 자기장이 아닌 전기장 을 사용하여 단일 큐비트의 양자 상태를 조작하는 새로운 방법이라는 것을 깨달았습니다. 2020년에 발견된 이후 엔지니어들은 이 기술을 완성해 왔으며 단일 칩에 수십억 큐비트를 구축하려는 Diraq의 야망을 충족하기 위한 무기고의 또 다른 도구가 되었습니다.

 

덜거덕거리기 시작할 때까지 Qubit 가속

덜거덕거리기 시작할 때까지 Qubit 가속 마이크로파 신호에 대한 응답으로 가속되기 시작하고 양자점 내에서 전자가 덜거덕거리기 시작하는 단일 큐비트의 그림. 신용: 토니 멜로브

Gilbert는 "이것은 큐비트를 조작하는 새로운 방법이며 구축이 덜 부피가 큽니다. 제어 효과를 생성하기 위해 큐비트 바로 옆에 코발트 마이크로 자석이나 안테나를 제작할 필요가 없습니다."라고 말했습니다. “각 게이트 주변에 추가 구조물을 배치할 필요가 없습니다. 그래서 덜 어수선합니다.” 근처에 있는 다른 전자를 방해하지 않고 단일 전자를 제어하는 ​​것은 실리콘의 양자 정보 처리에 필수적입니다. 두 가지 확립된 방법이 있습니다: 온칩 마이크로파 안테나를 사용하는 '전자 스핀 공명'(ESR); 및 유도 경사 자기장에 의존하는 전기 쌍극자 스핀 공명(EDSR). 새롭게 발견된 기술은 '고유 스핀 궤도 EDSR'로 알려져 있다. "일반적으로 우리는 순수한 자기장을 전달하도록 마이크로파 안테나를 설계합니다."라고 Tanttu 박사는 말했습니다. "그러나 이 특정 안테나 설계는 우리가 원하는 것보다 더 많은 전기장을 생성했으며 큐비트를 조작하는 데 사용할 수 있는 새로운 효과를 발견했기 때문에 운이 좋았습니다. 그것은 당신에게 우연입니다.”

디락 연구팀

디락 연구팀 양자 컴퓨팅 회사인 Diraq의 Andrew Dzurak 교수, Will Gilbert 박사, Tuomo Tanttu 박사. 크레딧: 그랜트 터너

Discovery는 실리콘 양자 컴퓨팅을 더 가깝게 만듭니다. Diraq의 CEO이자 창립자이자 UNSW의 양자 공학 교수인 Andrew Dzurak 교수는 "이것은 우리가 지난 20년 동안 연구를 통해 개발한 독점 기술에 추가된 새로운 메커니즘의 보석입니다."라고 말했습니다. 2015년 실리콘으로 최초의 양자 논리 게이트 를 구축한 팀을 이끌었습니다 . "이것은 이국적인 재료에 의존하지 않고 기존 컴퓨터 칩과 본질적으로 동일한 반도체 구성 요소 기술을 기반으로 실리콘에서 양자 컴퓨팅을 현실로 만들기 위한 우리의 작업을 기반으로 합니다."라고 그는 덧붙였습니다. "오늘날의 컴퓨터 산업과 동일한 CMOS 기술을 기반으로 하기 때문에 우리의 접근 방식은 상업 생산을 위해 더 쉽고 빠르게 확장하고 단일 칩에서 수십억 큐비트를 제조한다는 목표를 달성할 수 있도록 할 것입니다."

디락 연구소

디락 연구소 호주 시드니에 있는 Diraq 연구소 중 하나의 조감도. 크레딧: Shaun Dougherty

CMOS(또는 보완적 금속 산화물 반도체, 'see-moss'라고 발음함)는 현대 컴퓨터의 핵심 제조 공정입니다. 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러, 메모리 칩 및 기타 디지털 논리 회로뿐만 아니라 이미지 센서 및 데이터 변환기와 같은 아날로그 회로를 포함한 모든 종류의 집적 회로 구성 요소를 만드는 데 사용됩니다. 양자 컴퓨터를 구축하는 것은 "21세기의 우주 경쟁"이라고 불립니다. 복잡한 약물 및 고급 재료의 설계 또는 빠른 검색과 같이 불가능한 계산을 해결하기 위한 혁신적인 도구를 제공할 수 있는 어렵고 야심찬 도전입니다. 대규모의 정렬되지 않은 데이터베이스. Dzurak은 “우리는 종종 달 착륙을 인류의 가장 위대한 기술적 경이로움으로 생각합니다. “그러나 진실은 수십억 개의 작동 장치가 함께 통합되어 교향곡처럼 작동하고 주머니에 넣고 다니는 오늘날의 CMOS 칩은 놀라운 기술적 성과이며 현대 생활에 혁명을 일으킨 것입니다. 양자컴퓨팅도 똑같이 놀라운 기술이 될 것입니다.”

참조: Will Gilbert, Tuomo Tanttu, Wee Han Lim, MengKe Feng, Jonathan Y. Huang, Jesus D. Cifuentes, James Serrano, Philip Y. Mai, Ross CC Leon, Christopher C의 "스핀 큐비트의 주문형 전기 제어" .; .Escott, Kohei M. Itoh, Nikolay V. Abrosimov, Hans-Joachim Pohl, Michael LW Thewalt, Fay E. Hudson, Andrea Morello, Arne Laucht, Chih Hwan Yang, Andre Saraiva 및 Andrew S. Dzurak, 2023년 1월 12일 , 자연 나노기술 . DOI: 10.1038/s41565-022-01280-4

디라크 소개 Diraq은 오늘날 가능한 수백 큐비트와 비교하여 단일 칩에 수십억 큐비트를 생성하여 확장 가능한 양자 컴퓨팅을 재정의하는 것을 목표로 합니다. 20년 이상의 연구에서 개발된 독점 기술과 9개 특허 제품군에 걸쳐 1억 호주 달러 이상의 자금을 지원하는 Diraq의 접근 방식은 CMOS로 알려진 오늘날의 반도체 부품을 생산하기 위해 파운드리에서 사용하는 기존 실리콘 제조 프로세스에 의존하여 더 빠르고 저렴한 단조 시장 가는 길. 양자 하드웨어 및 소프트웨어를 전체 스택의 클라우드 액세스 가능한 서비스로 만드는 엔드 투 엔드 양자 컴퓨팅 공급자가 되는 것을 목표로 합니다. UNSW 엔지니어링 소개 UNSW Engineering은 9개의 학교와 36개의 연구 센터로 구성된 호주 공학 연구의 강자입니다. 세계 상위 50개 공학 교수진에 속하며 지속 가능성 부문에서 세계 5위(호주에서 1위); 또한 신생 기업을 만드는 졸업생을 위한 호주 1위입니다. UNSW 자체가 백만장자 졸업생이 가장 많은 호주 대학 목록에서 1위를 차지했습니다.

https://scitechdaily.com/breakthrough-discovery-brings-billion-qubit-quantum-computing-chips-closer/

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메모 2301200618 나의사고실험 oms 스토리텔링

샘플a.oms.x=y.band.circle에는 전기장이 존재한다. 이들이 원이 마이크로 링 공진기에서 샘플c.oss.base 하나를 미분점에서 base.photon 빛을 분사 시킬 수 있다. 이것이 자기장 x.band에서 전기장 y.ons.base 레이저를 분사하는 모습이 나타난다. 허허.

이는 중력장.oms.x=y.band에서도 양자 컴퓨팅이 작동된다는 함의로 인간의 두뇌나 우주의 지적설계의 대자연의 원리가 결국 샘플c.oss.base.story에 지나지 않는다는 철학적인 결론에 이른다. 어허.

큐비트 중 하나의 회전 속도가 빨라지 게 하면 2진법 논리 게이트를 실행하는 양자점에 자리잡은 단일 전자를 정밀하게 제어하는 ​​새로운 방법으로 발견하여 100억조 큐비트 양자 칩을 달성하는 현실에 더 가까이 왔다. 허허.

샘플a.oms(standard)
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
0b000f 0ead0c
0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a

샘플b.qoms(standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001

샘플b.poms(standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0


샘플c.oss(standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca

 

No photo description available.

- Logic gates are the basic building blocks of all computations. They allow 'bits' or binary numbers (0s and 1s) to work together to process information. However, quantum bits (or qubits) exist simultaneously in these two states, a condition known as 'superposition'. This allows for a variety of computational strategies, some exponentially faster and some operating concurrently, that outperform conventional computers. The qubits themselves are made up of 'quantum dots', tiny nano-devices that can capture one or a few electrons. Precise control of electrons is required for computation to occur. Diraq engineers have discovered a new way to precisely control single electrons nestled in quantum dots running logic gates, bringing the reality of achieving billion-qubit quantum chips closer. Moreover, the new mechanism is less bulky and requires fewer parts, which could be essential to making large-scale silicon quantum computers a reality.

- The discovery of a previously unknown effect has enabled miniaturized ultrafast control of spin qubits. Australian engineers have discovered a new way to precisely control single electrons nestled in quantum dots running logic gates. Moreover, the new mechanism is less bulky and requires fewer parts, which could be essential to making large-scale silicon quantum computers a reality. The serendipitous discovery, made by engineers at quantum computing startup Diraq and UNSW Sydney, is detailed in the January 12 journal Nature Nanotechnology.

A quantum processor engineer at Diraq, a UNSW spin-off company based in Sydney, Dr. “It was a completely new effect we hadn't seen before, and we didn't understand it at first,” said Will Gilbert. correction. “But it soon became clear that this was a powerful new way to control spin in quantum dots. It was really exciting.”

-Using Electric Fields, Not Magnetic Fields Dr. Tuomo Tanttu discovered a strange effect while experimenting with the billionth of a meter device that controls the quantum dots and various geometric combinations of different types of microscopic magnets and antennas that drive their operation. . Diraq's measurement engineer, Dr. Tanttu recalls: “Then these strange peaks appeared. It seemed like one of the qubits was spinning faster, which I hadn't seen in four years.”
-What he discovered was a new way to manipulate the quantum state of a single qubit using an electric field rather than the magnetic field that engineers later used before. Since its discovery in 2020, engineers have been perfecting the technology and it's just another tool in Diraq's arsenal to satisfy Diraq's ambitions to build billions of qubits on a single chip.

-Quantum technology is in a similar position. We have ideas and flair for what we can do with them, and there are many competing platforms, but there is no clear winner yet," he continues. "Superconducting qubits, silicon spin qubits, electrostatic spin qubits and ion traps. based quantum computers. Microsoft is experimenting with topologically protected qubits, and Moody Lab is working on quantum photonics."

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memo 2301200618 my thought experiment oms storytelling

An electric field exists in the sample a.oms.x=y.band.circle. These can project base.photon light from the differential point to one sample c.oss.base in a circle micro ring resonator. It appears that it emits an electric field y.ons.base laser in the magnetic field x.band. haha.

This implies that quantum computing operates even in the gravitational field.oms.x = y.band, leading to the philosophical conclusion that the human brain or the principle of nature in the intelligent design of the universe is nothing more than a sample c.oss.base.story. Uh huh

Making one of its qubits spin faster has found a new way to precisely control a single electron nestled in a quantum dot running binary logic gates, bringing us closer to achieving a 10-billion-qubit quantum chip. . haha.

Samplea.oms (standard)
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
0b000f 0ead0c
0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a

sampleb.qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001

sample b.poms (standard)
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00q00000000
0000q000000
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000q0000000
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000000000q0


sample c.oss (standard)
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zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca

 

 

 

.Lab develops new method for on-chip generation of single photon

연구소, 단일 광자의 온칩 생성을 위한 새로운 방법 개발

연구소, 단일 광자의 온칩 생성을 위한 새로운 방법 개발

캘리포니아 대학교 - 산타바바라 제임스 배드햄(James Badham) 그래픽 요약. 출처: Nano Letters (2022). DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c03151 JANUARY 17, 2023

양자의 미래에 대한 소문이 점점 더 커짐에 따라 모든 곳의 연구원들은 중첩, 얽힘, 터널링 또는 다른 방식으로 프라임 타임에 대비한 양자 입자의 약속을 해제하는 최선의 방법을 찾기 위해 초과 근무를 하고 있습니다. 상태는 한 번에 많은 응용 프로그램에서 전력과 효율성을 크게 확장할 수 있습니다. 그러나 발전적으로 오늘날의 양자 장치는 "컴퓨터가 1950년대에 있었던 위치"에 있으며, 말하자면 시작 단계입니다. 그것은 6년차 박사인 Kamyar Parto에 따른 것입니다. 양자 포토닉스 전문가이자 전기 및 컴퓨터 공학 조교수인 Galan Moody의 UC Santa Barbara 연구실 학생입니다.

Parto는 Nano Letters 저널에 게재된 논문의 공동 저자로서 주요 발전 사항을 설명합니다. 즉, 단일 광자의 안정적이고 빠른 스트림을 생성하기 위한 일종의 온칩 "팩토리" 개발이며, 광자 기반을 가능하게 하는 데 필수적입니다. 양자 기술. 컴퓨터 개발의 초기 단계에서 Parto는 "연구원들이 방금 트랜지스터를 만들었고 디지털 스위치를 만드는 방법에 대한 아이디어가 있었지만 플랫폼이 약했습니다. 서로 다른 그룹이 서로 다른 플랫폼을 개발했고 결국 모두가 수렴했습니다. CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)에서 반도체를 중심으로 엄청난 폭발이 일어났습니다."

-"Quantum 기술도 비슷한 위치에 있습니다. 우리는 그것으로 무엇을 할 수 있는지에 대한 아이디어와 감각이 있고 많은 경쟁 플랫폼이 있지만 아직 확실한 승자는 없습니다."라고 그는 계속합니다. " 초전도 큐비트 , 실리콘 스핀 큐비트, 정전기 스핀 큐비트 및 이온 트랩 기반 양자 컴퓨터가 있습니다. Microsoft는 위상학적으로 보호된 큐비트를 시도하고 있으며 Moody Lab에서는 양자 포토닉스를 연구하고 있습니다." Parto는 각각이 강력하지만 한계도 있다는 점을 감안할 때 서로 다른 플랫폼의 조합이 승리하는 플랫폼이 될 것이라고 예측합니다. "예를 들어, 빛이 움직이는 것을 좋아하기 때문에 양자 광자를 사용하여 정보를 전송하는 것은 매우 쉽습니다."라고 그는 말합니다.

"그러나 스핀 큐비트는 정보를 저장하고 그것에 대한 일부 로컬 '작업'을 더 쉽게 수행할 수 있게 해주지만 해당 데이터를 이동할 수는 없습니다. 따라서 포토닉스를 사용하여 데이터를 더 잘 저장하고 일단 거기에 있으면 다른 형식으로 다시 변환하는 플랫폼?" 이상하게 작동하는 양자 기술의 드라이버인 큐비트는 물론 0 또는 1의 단일 상태로만 존재할 수 있는 기존 비트와 다릅니다.

큐비트는 1이면서 동시에 0이 될 수 있습니다. 포토닉스 영역에서 단일 광자 는 존재(상태 1) 및 존재하지 않음(상태 0) 모두로 만들 수 있다고 Parto는 말했습니다 . 그것은 단일 광자 가 소위 2단계 시스템을 구성하기 때문입니다. 즉, 0 상태, 1 상태 또는 50% 1과 50% 0 또는 80% 1과 50% 0과 같은 조합으로 존재할 수 있음을 의미합니다.

20% 제로. 이것은 Moody 그룹에서 일상적으로 수행할 수 있습니다. 문제는 도파관을 사용하여 칩에 라우팅하는 것과 같이 매우 높은 효율로 단일 광자를 생성하고 수집하는 것입니다. 도파관은 와이어가 전기를 안내하는 것처럼 빛이 가야 할 곳으로 빛을 안내하여 이름에서 알 수 있는 것과 정확히 일치합니다. Parto는 "이 단일 광자를 여러 다른 도파관(각 도파관에 천 개의 단일 광자)에 넣고 광자가 칩의 도파관을 따라 이동하는 방식을 조정하면 양자 계산을 수행할 수 있습니다."라고 설명합니다.

도파관을 사용하여 광자를 칩에 전달하는 것은 상대적으로 간단하지만 단일 광자를 분리하는 것은 쉽지 않으며 수십억 개의 광자를 빠르고 효율적으로 생성하는 시스템을 설정하는 것이 훨씬 더 어렵습니다. 새로운 논문은 이전에 달성된 것보다 훨씬 더 큰 효율성으로 단일 광자를 생성하기 위해 독특한 현상을 사용하는 기술을 설명합니다. "이 작업은 실제 응용 프로그램에 유용하도록 이러한 단일 광자의 생성을 증폭하는 것입니다."라고 Parto는 말합니다. "이 논문에서 설명된 돌파구는 우리가 이제 CMOS의 대량 생산 공정에 적합한 방식으로 실온에서 안정적으로 단일 광자를 생성할 수 있다는 것입니다." 단일 광자를 생성하는 방법에는 여러 가지가 있지만, Parto와 그의 동료들은 특정 2차원(2D) 반도체 재료 의 결함을 사용하여 이를 수행하고 있습니다. 결함. "올바른 종류의 결함에 빛(레이저 생성)을 비추면 재료가 단일 광자를 방출하여 반응합니다."라고 Parto는 말합니다.

"재료의 결함은 한 번에 하나씩 단일 광자를 밀어내는 공장처럼 작동할 수 있는 속도 제한 상태라고 하는 역할을 합니다." 하나의 광자는 3~5나노초마다 자주 생성될 수 있지만 연구원들은 아직 그 속도를 확신하지 못하고 있으며 박사 학위를 취득한 Parto는 다음과 같이 말했습니다. 이러한 결함을 엔지니어링하는 주제에 대해 현재 속도가 훨씬 느려질 수 있다고 말합니다. 2D 재료의 큰 장점은 특정 위치에서 결함 을 설계할 수 있다는 것입니다. 또한 Parto는 "재료가 너무 얇아서 3D 결정 재료의 격자 형상에 의해 제한되지 않고 다른 재료 위에 올려 놓을 수 있습니다. 따라서 2D 재료를 매우 쉽게 통합할 수 있습니다. 이 종이에 보여줘." 유용한 장치를 만들려면 2D 재료의 결함을 극한의 정밀도로 도파관에 배치해야 합니다. "결함에서 빛을 생성하는 재료에는 한 지점이 있습니다"라고 Parto는 말합니다. "우리는 그 단일 광자를 도파관으로 가져와야 합니다." 연구원들은 예를 들어 도파관에 재료를 놓고 기존의 단일 결함을 찾는 등 몇 가지 방법으로 시도하지만 결함이 정확하게 정렬되고 정확히 올바른 위치에 있더라도 추출 효율은 20~30%에 불과합니다.

이는 단일 결함이 하나의 특정 속도로만 방출할 수 있고 일부 빛은 도파관 경로를 따라 직접 방출되기보다는 비스듬한 각도로 방출되기 때문입니다. 그 디자인의 이론적 상한선은 40%에 불과하지만 양자 정보 애플리케이션에 유용한 장치를 만들려면 99.99%의 추출 효율이 필요합니다. "결함에서 나오는 빛은 본질적으로 모든 곳에서 빛나지만, 우리는 빛이 이러한 도파관에 비치는 것을 선호합니다."라고 Parto는 설명합니다. "우리에게는 두 가지 선택이 있습니다. 결함 위에 도파관을 놓으면 빛의 10~15%가 도파관으로 들어갈 것입니다. 그것만으로는 충분하지 않습니다. 하지만 Purcell 효과라는 물리적 현상이 있습니다. 우리가 활용할 수 있습니다. 이 효율성을 높이고 더 많은 빛을 도파관으로 보내려면 광학 공동 내부에 결함을 배치 하면 됩니다. 도파관 안팎으로 빛을 연결합니다 ." "공동이 충분히 작으면 전자기장의 진공 요동을 짜낼 것이며 이러한 요동은 결함에서 빛의 모드로 광자가 자발적으로 방출되는 원인입니다.

그 양자 요동을 압착함으로써 유한한 부피의 공동으로 결함에 대한 변동이 증가하여 링으로 우선적으로 빛을 방출하게 하고 가속되고 더 밝아지므로 추출 효율이 증가합니다." 이 논문을 위해 수행된 마이크로 링 공진기를 사용한 실험에서 팀은 이전 보고서보다 10배 증가한 46%의 추출 효율을 달성했습니다. Moody는 "2D 재료의 단일 광자 방출기가 확장성 및 제조 가능성 측면에서 다른 재료가 직면한 몇 가지 뛰어난 문제를 해결하기 때문에 이러한 결과에 정말 고무되었습니다."라고 말했습니다. "단기적으로 우리는 양자 통신에서 몇 가지 다른 응용 프로그램을 위해 그것들을 사용하는 것을 탐구할 것이지만 장기적으로 우리의 목표는 양자 컴퓨팅 및 네트워킹을 위한 이 플랫폼을 계속 개발하는 것입니다." 이를 위해 그룹은 효율성을 99% 이상으로 개선해야 하며 이를 달성하려면 고품질 질화물 공진기 링이 필요합니다. "효율성을 높이려면 실리콘 질화물 필름에서 링을 조각할 때 링을 매끄럽게 만들어야 합니다."라고 Parto는 설명합니다.

"그러나 재료 자체가 완전히 결정질이 아닌 경우 원자 수준에서 매끄럽게 하려고 해도 표면이 여전히 거칠고 스펀지처럼 보일 수 있어 빛이 산란될 수 있습니다." 일부 그룹은 질화물을 완벽하게 재배하는 회사에서 구입하여 최고 품질의 질화물을 얻는 반면 Parto는 "우리는 재료 아래에 결함을 넣어야 하기 때문에 직접 길러야 하고 특수한 단일 광자 애플리케이션을 위한 배경 조명을 최소화하는 질화규소 유형인데 회사에서는 그렇게 하지 않습니다." Parto는 UCSB의 클린룸에 있는 플라즈마 강화 화학 기상 증착 오븐에서 질화물을 성장시킬 수 있지만 많이 사용되는 공유 시설이기 때문에 충분한 품질의 재료를 성장시킬 수 있는 일부 설정을 사용자 정의할 수 없습니다. 계획은 이러한 결과를 사용하여 "자체 도구를 확보하고 이 작업을 수행할 학생을 고용"할 수 있도록 하는 새로운 보조금을 신청하는 것이라고 그는 말합니다.

추가 정보: K. Parto 외, Cavity-Enhanced 2D Material Quantum Emitters Deterministically Integrated with Silicon Nitride Microresonators, Nano Letters (2022). DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c03151 저널 정보: Nano Letters 캘리포니아 대학교 - 산타바바라 제공

https://phys.org/news/2023-01-lab-method-on-chip-generation-photon.html

 

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