研究人員以極高的精度控制單個光量子

來自德國和西班牙聯合研究團隊成功地以極高的精度控制了單個光量子。研究人員在Nature Communications雜志報告了他們如何通過聲波以千兆赫頻率在兩個輸出之間來回切換芯片上的單個光子。首次展示的這種方法可用于聲量子技術或復雜的集成光子網絡。

光波和聲波構成了現代通信的技術支柱。雖然帶有激光的玻璃纖維構成了萬維網，但芯片上的納米級聲波以千兆赫頻率處理信號，以便在智能手機、平板電腦或筆記本電腦之間進行無線傳輸。未來最緊迫的問題之一是如何將這些技術擴展到量子系統，以建立安全（即免竊聽）的量子通信網絡。

研究人員稱，光量子或光子在量子技術的發展中起著非常重要的作用。研究團隊已成功地在拇指指甲大小的芯片上生成單個光子，然后以前所未有的精度控制它們，通過聲波精確計時。

在他們的研究中，研究人員制造了一種芯片，該芯片配備了用于光量子的微小“傳導路徑”，即所謂的波導，它們僅為人的頭發絲的1/30。此外，該芯片還包含量子光源（即量子點）。這些量子點只有幾納米大小，是波導內的島嶼，它們以單個光子的形式發射光。量子點包含在芯片中，因此不必使用復雜的方法通過其他來源生成單個光子。

研究人員稱，通過使用納米級聲波，他們能在波導中以前所未有的速度直接在芯片上的兩個輸出之間來回切換光子。研究人員認為該成果是混合量子技術道路上的一個里程碑，因為他們結合了3種不同的量子系統：量子點形式的量子光源、產生的光量子以及聲子（聲波中的量子粒子）。

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