愛(ài)爾蘭研究員設計金字塔形量子點(diǎn)LED

　　量子計算被廣泛認為是下一代全球計算的革新技術(shù)。谷歌、英特爾和IBM等巨頭公司目前在該領(lǐng)域已投資百萬(wàn)，這將促進(jìn)更快、更有效的處理實(shí)現，以迎合未來(lái)計算、高速網(wǎng)絡(luò )、數據加密及其他應用，例如國防、安全、傳感等。

　　谷歌、英特爾和IBM等巨頭公司在被廣泛認為是下一代全球計算的革新技術(shù)-量子計算上已投資百萬(wàn)，這將更快、有效處理實(shí)現來(lái)迎合未來(lái)計算、高速網(wǎng)絡(luò )、數據加密及其它應用，例如國防、安全、傳感等。

　　日前，愛(ài)爾蘭廷德?tīng)枃已芯克?Tyndall National Institute)的研究人員采用可擴展且兼容于代工廠(chǎng)的微影技術(shù)工藝，設計出金字塔形的量子點(diǎn)發(fā)光二極管(LED)，可望為量子運算產(chǎn)生作用與狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的糾纏光子。

　　項目負責人Emanuele Pelucchi博士表示，這項研究未來(lái)將可能用于量子計算的研究，以加速量子技術(shù)的應用。

　　廷德?tīng)栄芯吭菏褂昧思{米技術(shù)給金字塔狀的量子點(diǎn)陣列上電以使其產(chǎn)生糾纏光子。利用錐狀結構固有的納米特性，特別是對于設計的、自組裝垂直量子線(xiàn)，能夠有選擇地對量子點(diǎn)進(jìn)行電流注入。文章報道的結果是實(shí)現量子光子集成電路設計的重要一步，為數以千計甚至更多同步運行的量子信息處理任務(wù)奠定基礎。

　　研究人員借由回蝕原始基底，使其恢復至頂端向上的金字塔結構，從而較內部打造的嵌入式組件提高幾個(gè)數量級的光線(xiàn)擷取。接著(zhù)設計頂部與底部觸點(diǎn)，以便選擇性地在金字塔結構中央的單個(gè)QD中注入電流，關(guān)鍵在于利用自校準技巧，從而讓組件易于實(shí)現大規模制造。

　　透過(guò)接觸所有的μLED，研究人員得以為大約1,300μLED進(jìn)行大量分析，但也計劃分別控制μLED以實(shí)現更佳性能選擇性，以及補償工藝的不均勻性。

　　理想上，針對量子信息處理，研究人員希望使用μLED，作為糾纏光子完全不可區別的來(lái)源。光子擷取效率也相當低，大約是1%左右，因此，研究人員期望透過(guò)使用不同的技巧(如內建材料的應力與電場(chǎng))加以改善。廷德?tīng)柕难芯咳藛T已經(jīng)研究出能夠產(chǎn)生糾纏光子的量子點(diǎn)發(fā)光二極管的相關(guān)方案，理論上可用于量子計算中的信息編碼。Pelucchi解釋?zhuān)@不是LED產(chǎn)生糾纏光子的唯一方案，但是就像在《自然光子學(xué)》文章中所描述的，該方法和材料對于量子技術(shù)的未來(lái)具有重要影響。

　　傳統數字計算依賴(lài)于二進(jìn)制開(kāi)關(guān)，而量子計算利用事件的量子態(tài)——比如糾纏光子或原子的多重狀態(tài)——實(shí)現信息編碼。理論上，這能夠促進(jìn)更快更強大的計算機處理，但目前的相關(guān)技術(shù)難以支撐大規模開(kāi)發(fā)。

　　可伸縮的電動(dòng)量子點(diǎn)陣列，這一創(chuàng )新之處采用了易于獲得的材料和傳統的半導體制造術(shù)，該方法能夠實(shí)現糾纏光子源位置的直接獲取，關(guān)鍵技術(shù)在于量子點(diǎn)的位置控制和制造技術(shù)，他們的發(fā)展將促進(jìn)支撐量子計算技術(shù)更廣泛使用。