一项新技术，使得在单一芯片中集成光学开关和单光子探测器成为可能

3月3日消息，在对量子计算和通信的潜在推动中，欧洲的一个研究合作报告了一种控制和操纵单光子而不产生热量的新方法。该解决方案使得在单一芯片中集成光学开关和单光子探测器成为可能。

发表在《自然-通讯》上，该团队报告说，他们开发了一种用微观机械运动而不是热量来重新配置的光学开关，使该开关与热敏感的单光子探测器兼容。

今天使用的光学开关通过局部加热半导体芯片内部的导光板来工作。“这种方法不适用于量子光学，”合著者Samuel Gyger说，他是斯德哥尔摩KTH皇家理工学院的博士生。

“因为我们想要检测每一个光子，所以我们使用量子探测器，通过测量单个光子被超导材料吸收时产生的热量来工作，”Gyger说。“如果我们使用传统的开关，我们的探测器将被热量淹没，从而根本无法工作。”

Carlos Errando Herranz说，作为欧洲量子旗舰项目S2QUIP的一部分，他构思了这一研究理念，并在KTH领导了这项工作。“新方法可以控制单光子，而不会出现加热半导体芯片的缺点，从而使单光子探测器失去作用。

利用微机电（MEMS）致动技术，该解决方案可以在单个半导体芯片上实现光开关和光子检测，同时保持单光子探测器所需的低温。

”我们的技术将有助于连接量子技术集成光学电路所需的所有构件，“Errando Herranz说。”量子技术将实现安全的信息加密和计算方法，解决当今计算机无法解决的问题，而且它们将提供模拟工具，使我们能够理解自然界的基本定律，这可以带来新的材料和药物。“

该小组将进一步开发该技术，使其与典型的电子产品兼容，这将涉及降低实验设置中使用的电压。

Errando Herranz表示，该小组的目标是在已经制造片上光学器件的半导体代工厂中整合制造工艺--这是实现量子光学电路足够大的必要步骤，以实现量子技术的一些承诺。

欧盟的Horizon 2020研究与创新计划根据第820423号资助协议（S2QUIP）为研究提供了财务支持；瑞典研究委员会，克纳特和爱丽丝·沃伦伯格基金会，上奥地利州以及奥地利科学基金。

这项工作由KTH的Val Zwiller教授和Klaus D.Jöns教授（现为德国帕德博恩大学）共同监督。埃兰多·赫兰兹（Errando Herranz）现在是美国麻省理工学院（MIT）的研究员。该研究的参与者包括林茨理工学院和奥地利约翰内斯·开普勒大学的研究人员。
编辑：lyn