Немецкие ученые создали сверхбыстрый фотонный чип для квантовых компьютеров

Ученые из Вюрцбургского университета имени Юлиуса и Максимилиана совершили прорыв в области квантовых технологий, разработав сверхбыстрый оптический фазовый модулятор с чрезвычайно низкими потерями. Этот новый фотонный чип, способный точно контролировать квантовый свет, может стать ключевым элементом для создания масштабируемых квантовых фотонных схем и ускорить переход от лабораторных экспериментов к практическим квантовым технологиям.

Исследовательская группа под руководством профессора Андреаса Пфеннинга решила одну из сложнейших задач квантовых вычислений: управление хрупкими квантовыми состояниями света без их разрушения. В отличие от классической оптоволоконной связи, где потери не критичны, квантовые технологии требуют компонентов, сочетающих высочайшую скорость работы с минимальными оптическими потерями и шумами. Для этого ученые разработали новую платформу, объединив сегнетоэлектрический материал титанат бария с так называемой III-V фотоникой, которая обычно используется для генерации квантового света на чипе.

Чтобы сохранить чистые сегнетоэлектрические свойства титаната бария, исследователям пришлось самостоятельно выращивать кристаллы этого материала в условиях сверхвысокого вакуума в чистых комнатах лаборатории нанотехнологий Готтфрида Ландвера. Этот точнейший метод, известный как молекулярно-лучевая эпитаксия, позволил получить кристаллы без примесей, которые могли бы нарушить их уникальные электрооптические характеристики.

Помимо самого фазового модулятора, команда создает целый набор компонентов для фотонных квантовых схем, включая волноводы, соединения и встроенные источники квантового света. Профессор Пфеннинг сравнивает этот подход со сборкой конструктора: создавая библиотеку проверенных элементов, можно проектировать и оперативно изготавливать сложные функциональные схемы для немедленного экспериментального тестирования. Такой модульный принцип также открывает возможности для практического обучения студентов проектированию квантовых фотонных систем.

Хотя до создания полноценных масштабируемых квантовых компьютеров могут пройти годы, новая технология уже в ближайшей перспективе может найти применение в других областях. Сверхбыстрые модуляторы с низкими потерями крайне востребованы для современной телекоммуникационной инфраструктуры и высокоскоростной оптической обработки сигналов, что может дать дополнительный импульс развитию этих отраслей.

Источник: New-Science.ru https://new-science.ru/nemeckie-uchenye-sozdali-sverhbystryj-fotonnyj-chip-dlja-kvantovyh-kompjuterov/

технологии фотонный_чип квантовый_компьютер