Побудова схеми навколо крихітного алмазного пучка пропонує спосіб зберігати більше світла, яке могли б використовувати майбутні квантові комп’ютери та мережі.
Побудова квантової мережі часто стикається з серйозними матеріальними проблемами. Алмаз може вміщувати квантові випромінювачі, крихітні системи, які генерують світлові сигнали, тоді як інші матеріали краще підходять для створення оптичних схем, необхідних для їх передачі. З’єднання цих матеріалів може означати втрату світла в з’єднанні, яке воно має передавати.
Дослідники зі Сполучених Штатів і Республіки Корея поєднали фотонні схеми алмазу та діоксиду титану за допомогою методу виготовлення, який допомагає компонентам підходити один до одного. Їх дослідження в Світло: наука та застосуванняпоказує, як це з’єднання може підтримувати низькі втрати світла та дозволяє мікросхемі взаємодіяти з алмазним випромінювачем і направляти його світло через ланцюг.
Кінфунг Нган, перший автор дослідження та аспірант JILA та Університету Колорадо в Боулдері: «Ми хотіли практичний спосіб поєднати високоефективні квантові випромінювачі з інтегрованою фотонікою без великих витрат на оптичні втрати».
У легкій фішці і спині
Дослідники направили крихітний алмазний промінь у заздалегідь спроектовану структуру, де він вирівнявся природним чином. Потім вони створили навколо нього фотонний пристрій з діоксиду титану. Вирівнювання від будівлі до виробництва дозволяє уникнути багатьох помилок розміщення, які спричинили надмірну втрату світла під час попередніх спроб поєднати квантові випромінювачі з оптичними схемами.
Коли матеріали були скріплені, алмаз забезпечував світло, а схема діоксиду титану створювала шлях для проходження мікросхеми. Джерелом світла був кремнієвий центр порожнини, невеликий дефект в атомній структурі алмазу. Обмеживши світло навколо цього випромінювача в гібридному оптичному резонаторі, команда збільшила його випромінювання. Вони також показали, що світло від випромінювача може проходити через схему.
Чіп також дозволив дослідникам скинути обертання емітера та зчитати цей стан, надаючи їм доступ до квантової властивості, яка може передавати інформацію.
«Демонструючи покращене випромінювання, контроль обертання на чіпі та ефективну маршрутизацію фотонів на єдиній платформі, ця робота вказує реальний шлях до квантових фотонних чіпів», — сказав Донгьон Даніель Кан, відповідний автор дослідження та старший науковий співробітник Корейського інституту науки і технологій.
Побудуйте контур навколо ромба
Платформа може вмістити вдосконалені конструкції для ефективного збору світла в широкому діапазоні довжин хвиль. Ця сумісність може дозволити дослідникам створювати більші схеми з більшою функціональністю, використовуючи єдиний підхід до склеювання матеріалів.
«Подолаючи ключову проблему інтеграції, ця робота відкриває захоплюючі можливості для великомасштабних квантових фотонних процесорів і квантових повторювачів», — сказав Шуо Сун, автор-кореспондент, співробітник JILA та доцент Університету Колорадо в Боулдері. Квантові повторювачі — це пристрої, призначені для розширення зони дії квантових комунікаційних мереж.
Автори також кажуть, що метод складання може працювати з квантовими випромінювачами та фотонними матеріалами, крім алмазу та діоксиду титану, розширюючи підхід до інших комбінацій джерел світла та схем.
Цитата: «Гетерогенна квантова фотонна інтеграція», Кінфунг Нган, Юн Чой, Чун-Чі Чанг, Донгьон Деніел Кан і Шуо Сан, 15 липня 2026 р., Світло: наука та застосування.
DOI: 10.1038/s41377-026-02339-w
Фінансування: Національний науковий фонд, Інституційна програма KIST, Корейський національний дослідницький фонд, Інститут планування та оцінки інформаційних і комунікаційних технологій
Ніколи не пропустіть прорив: приєднуйтесь до інформаційного бюлетеня SciTechDaily.
Слідкуйте за нами в Google і Google News.
