نخستین استفاده جهانی از یک نیمه هادی معمولی برای ایجاد منبع نور کوانتومی

خلاصه خبر:

محققان چینی یک منبع نور کوانتومی با استفاده از ماده نیمه رسانای رایج گالیوم نیترید (GaN) ساخته اند. این پیشرفت یک گام مهم به سمت ساخت تراشه های محاسباتی کوانتومی کاربردی است. دستگاه مبتنی بر GaN می تواند جفت ذرات نور درهم تنیده تولید کند که برای انتقال اطلاعات در سیستم های کوانتومی بسیار مهم هستند. در مقایسه با منابع نور کوانتومی موجود، دستگاه جدید دامنه طول موج بسیار گسترده‌تری را ارائه می‌کند. کارشناسان می گویند این پیشرفت می تواند هزینه و اندازه سیستم های کوانتومی را کاهش دهد و آنها را قوی تر و فشرده تر کند. محققان بر این باورند که منبع نور کوانتومی مبتنی بر GaN پتانسیل بالایی برای فعال کردن محاسبات کوانتومی در دسترس و یکپارچه‌تر و سایر فناوری‌های کوانتومی دارد.

توضیحات تکمیلی:

به گزارش ساوت چاینا مورنینگ پست، تراشه‌های کوانتومی این ظرفیت را دارند که مسائل پیچیده را به‌طور تصاعدی سریع‌تر از محاسبات معمولی و مبتنی بر الکترون حل کنند و دانشمندان در تلاش برای ساخت قطعات مورد نیاز برای یک مدار مجتمع برای این کار هستند.

محققین یکی از این اجزا – یک منبع نور کوانتومی – را با استفاده از نیترید گالیم نیمه‌رسانا (GaN) ایجاد کرده‌اند، ماده‌ای که برای دهه‌ها در دیودهای ساطع نور آبی استفاده می‌شود.

به گفته تیمی از دانشگاه علوم و فناوری الکترونیک چین (UESTC)، دانشگاه چینهوا و موسسه میکروسیستم و فناوری اطلاعات شانگهای، این دستگاه ظرفیت قابل توجهی برای ساخت تراشه‌های کوانتومی کوچک و قوی دارد.

این منبع نور، ذرات نوری درهم‌تنیده با مکانیک کوانتومی تولید کرده که می‌توان از آنها برای انتقال اطلاعات استفاده کرد. به گفته محققین، در مقایسه با منابع نور کوانتومی موجود مبتنی بر موادی مانند نیترید سیلیکون و فسفید ایندیم، دستگاه جدید دارای دامنه طول موج بسیار گسترده‌تری است و می‌توان از آن برای ساخت سایر اجزای اصلی مدار کوانتومی استفاده کرد.

پلتفرم نیترید گالیوم چشم انداز امیدوارکننده‌ای را برای پیشرفت تراشه‌های کوانتومی فوتونیک در آینده نزدیک ارائه می‌دهد. این کار گامی بزرگ به جلو است، زیرا می‌تواند هزینه‌های ساخت چنین سیستم‌هایی را کاهش دهد و آنها را بسیار فشرده‌تر از امروز کند.

محققین چینی در آزمایش خود، ابتدا یک لایه نازک از GaN را روی یک لایه یاقوت کبود پرورش دادند. سپس حلقه‌ای به قطر ۱۲۰ میکرومتر در فیلم حک کردند که به ذرات نور پرتوهای لیزر اجازه می‌داد تا اطراف حلقه حرکت کند. هنگامی که محققان نور لیزر مادون قرمز را به فیلم GaN وارد کردند، برخی از ذرات نور به دام افتادند و به صورت جفت «رزونانس» شدند. با توجه به اثری به نام اختلاط خود به خودی چهار موجی، برخی از جفت‌ها یک جفت ذرات نوری جدیدی را پدید آوردند که با یکدیگر در هم تنیده بودند. درجه درهم تنیدگی تولید شده توسط حلقه GaN با سطح اندازه گیری شده برای سایر منابع نور کوانتومی قابل مقایسه بود. محدوده طول موج خروجی نیز از ۲۵٫۶ نانومتر با مواد قبلی به ۱۰۰ نانومتر با دستگاه جدید افزایش یافت.

علاوه بر منبع نور کوانتومی، GaN همچنین یک ماده امیدوارکننده برای ساخت سایر اجزای یک مدار کوانتومی، از جمله لیزر پمپ و آشکارسازهای ذرات نور است. پلتفرم GaN در مقایسه با پلتفرم‌های موجود، چشم اندازی برای تراشه‌های مدارهای مجتمع فوتونیک کوانتومی است.

منبع

https://www.scmp.com/news/china/science/article/3259756/chinese-team-makes-quantum-leap-chip-design-new-light-source?campaign=3259756&module=perpetual_scroll_0&pgtype=article