“硅通常被認(rèn)為是種發(fā)光性能很差的材料——舉例來(lái)說(shuō)，雖然經(jīng)過(guò)了幾十年的研究，但還沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)硅二極管激光器。”研究人員說(shuō)，“然而，如果你想要做一個(gè)芯片能發(fā)出量子光(例如某些量子力學(xué)特性發(fā)生糾纏的成對(duì)的單光子)，你會(huì)想在室溫下進(jìn)行制備，進(jìn)而該芯片可以有廣泛的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)證明，硅是產(chǎn)生光子相當(dāng)好的材料。” 該芯片的光變化過(guò)程，被稱為自發(fā)光的非線性混合(SONM)，已經(jīng)在很多材料中進(jìn)行過(guò)論證，包括玻璃光纖、晶體和半導(dǎo)體，例如硅。
博士后研究員Marc Savanier說(shuō)：“有件事你不得不做，就是在硅上做出波導(dǎo)和微諧振腔，用來(lái)增強(qiáng)在特定波長(zhǎng)的光強(qiáng)。單就一個(gè)硅片是無(wú)法獲得很高的SONM系數(shù)的，也不會(huì)產(chǎn)生能夠滿足測(cè)試要求數(shù)量的糾纏光子對(duì)。”
圖1 這種硅基光子芯片尺寸是3×15mm，芯片的水平條紋對(duì)應(yīng)著不同的硅基光子學(xué)結(jié)構(gòu)，
這種結(jié)構(gòu)用來(lái)產(chǎn)生和控制光；在實(shí)驗(yàn)中用到的結(jié)構(gòu)在芯片的中間附近
利用兼容CMOS的光刻技術(shù)，研究人員在芯片中制備了一種模式結(jié)構(gòu)，可以使發(fā)射光子對(duì)的聯(lián)合光譜強(qiáng)度和施密特?cái)?shù)可以通過(guò)改變抽運(yùn)頻率或者芯片溫度很容易的進(jìn)行調(diào)諧。研究生Ranjeet Kumar說(shuō)：“低的施密特?cái)?shù)表示，對(duì)于被稱為預(yù)報(bào)探測(cè)的特殊的量子光學(xué)特性，器件產(chǎn)生的光子對(duì)已經(jīng)被調(diào)諧了，然而，高的施密特?cái)?shù)則表示器件產(chǎn)生的光子可以用來(lái)對(duì)每個(gè)光子超過(guò)一個(gè)的單一量子比特信息進(jìn)行編碼。”
研究人員在論文中寫(xiě)道：“這種控制有益于高維通訊，在該領(lǐng)域中定時(shí)探測(cè)器的限制可以通過(guò)在較小的頻率范圍實(shí)現(xiàn)大施密特?cái)?shù)來(lái)打破。”
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