中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員張加祥、歐欣團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合中山大學(xué)教授劉進(jìn)團(tuán)隊(duì)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授霍永恒團(tuán)隊(duì)，通過(guò)材料功能創(chuàng)新與混合芯片架構(gòu)突破，首次在混合集成光量子芯片上，實(shí)現(xiàn)了空間上分離的量子點(diǎn)單光子源之間的片上量子干涉互聯(lián)，為構(gòu)建可擴(kuò)展的片上量子網(wǎng)絡(luò)奠定了重要基礎(chǔ)。11月4日，相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然-材料》。
與傳統(tǒng)微電子芯片發(fā)展路徑類似，光量子芯片的出現(xiàn)是推動(dòng)光量子信息技術(shù)走向?qū)嵱没谋厝悔厔?shì)。然而，當(dāng)前主流光量子芯片存在發(fā)射效率低、多光子量子比特制備困難等問題。固態(tài)原子具有類原子的二能級(jí)結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)確定性、高效率的單光子發(fā)射，是實(shí)現(xiàn)片上多光子量子比特制備的理想光源，但同時(shí)面臨著頻率非均勻展寬與缺乏高效混合集成技術(shù)等關(guān)鍵瓶頸，限制了其在大規(guī)模片上集成與量子網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)中的應(yīng)用。
針對(duì)這些問題，研究團(tuán)隊(duì)從機(jī)制和工藝上進(jìn)行了突破。研究團(tuán)隊(duì)提出了鈮酸鋰薄膜上應(yīng)力調(diào)控新機(jī)制，并開發(fā)針對(duì)性的片上局域應(yīng)力調(diào)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了量子點(diǎn)單光子源寬范圍、高動(dòng)態(tài)、可逆的光譜精細(xì)調(diào)諧。
同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展了基于“微轉(zhuǎn)印”工藝的百納米精度混合集成技術(shù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)多達(dá)20個(gè)確定性量子點(diǎn)單光子源的同步片上集成與光譜調(diào)諧。進(jìn)一步地，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了基于量子點(diǎn)確定性光源的迄今最大規(guī)模混合集成光量子芯片，并實(shí)現(xiàn)了片上不同量子點(diǎn)單光子源的量子干涉互聯(lián)，片上互聯(lián)距離0.48毫米，干涉可見度73%。
值得一提的是，該平臺(tái)兼具芯片集成、寬域調(diào)諧、4開爾文低溫兼容、超低功耗以及可逆調(diào)控這五個(gè)關(guān)鍵特性，可支持千量級(jí)量子點(diǎn)光源的同時(shí)芯片集成，也可為其它新興鐵電薄膜材料在片上的量子調(diào)控應(yīng)用提供技術(shù)指導(dǎo)。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41563-025-02398-1
本文鏈接：中國(guó)科學(xué)家構(gòu)建迄今最大規(guī)模量子點(diǎn)混合集成光量子芯片http://www.sq15.cn/show-11-27856-0.html
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