德国柏林工业大学开发新型架构制造36量子光源芯片
2026-07-09 10:49
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维度网讯,柏林工业大学(TU Berlin)与奥尔登堡大学(Universität Oldenburg)合作,开发出一种新型芯片架构,能够直接在晶体生长过程中确定量子点的位置,从而制造出包含多个同等光源的可扩展量子芯片。

斯蒂芬·赖岑施泰因(Stephan Reitzenstein)站在电子束光刻设备的样品室前:该设备为可扩展的量子光源制造高精度纳米结构。

研究团队由斯蒂芬·赖岑施泰因(Stephan Reitzenstein)教授领导。传统方法中,能够产生单个光粒子的量子点是在材料生长过程中随机形成的,若需要多个相同光源,必须费力地进行筛选。新方法通过一种名为“应力层”(Stressor)的特殊芯片层,在材料中产生精确应力,引导量子点在所需位置上生长。

随后,团队将量子点直接集成到环形谐振器中,用于高效收集产生的光。整个过程通过标准光刻技术完成,无需预先定位量子点。利用这一方法,该团队制造了一个由36个量子光源组成的阵列,所有光源均功能正常。性能最佳的器件成功将近一半的生成光粒子从芯片中耦合出来。单个光粒子的量子力学纯度超过99%,且生成的光子特性高度一致,这对量子网络等需要大量光子精确相互作用的场景至关重要。

光学量子芯片被视为安全量子通信、量子网络、量子传感及光子量子计算机的关键组件。该方法的目的是帮助研究机构和工业界从单个实验室演示器迈向可扩展、技术可用的平台。研究团队还结合了奥尔登堡大学克里斯托弗·吉斯(Christopher Gies)研究小组的模拟,分析了量子点定位中的微小偏差对器件性能的影响,由此获得的见解将为下一代量子芯片的设计提供指导。相关研究结果已发表于专业期刊《Light: Science and Applications》。

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