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GaAs掺杂有望开启量子计算之门

2017-04-15 02:14:28 R. Colin Johnson 阅读:
日本研究人员以带杂质的三五族(III-V)化合物半导体,为发展未来的量子信息处理道路迈出了重要的一步...
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未来的量子计算机需要可靠的持续编码单光子源数组,许多研究人员认为它将来自量子点。然而,日本筑波大学(University of Tsukuba)的研究人员认为,掺杂砷化镓(GaAs)半导体比量子点更能可靠地提供几乎相同编码的单光子源。

筑波大学教授池沢道男(Michio Ikezawa)在研究论文中表示,“我们所展示的研究成果采用了带杂质的三五族(III-V)化合物半导体,可说是朝向未来的量子信息处理迈出了重要的一步。”主题为“由GaAs:N发光中心发射的两光子之量子干扰”(Quantum interference of two photons emitted from a luminescence center in GaAs:N)的研究论文发表于美国物理学会(AIP)的《应用物理快报》(Applied Physics Letters)期刊中,其他研究作者还包括Liao Zhang、Yoshiki Sakuma与Yasuaki Masumoton。
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无差异性与Δ。图中红点由测量双光子干扰(TPI)取得。黑色虚线显示T1和T2的VTPI估计值(来源:AIP)

如研究论文标题所示,研究人员将III-V化合物GaAs掺杂氮(N)。研究人员表示,他们更能有效地提供单光子源数组,以及每个光子所发射的波形封包重迭(几近完美搭配能量、空间、时间与极化)

筑波大学的研究人员与日本国立材料科学研究所合作,掺杂GaAs与氮杂质,使其成为具有一致编码的单光子发射器数组。发射的新颖机制称为等电子阱。根据研究人员指出,由于掺杂GaAs材料均匀,其等电子阱比量子点更容易产生匹配的单光子发射器数组。量子编码单光子具有非常长的一致时间,以便作为引导,而且也是未来量子计算机的另一个要求。

在掺杂氮的GaAs中利用“洪-欧-门德尔效应”(Hong–Ou–Mandel effect),让两个相同的光子形成50:50的光子束分光器,由于每个输入埠都有一个分光器,显示彼此采用相同的编码,从而产生能够准确测量带宽、路径长度与时间的干涉仪。

研究人员声称,这项实验是首次测试证实从III-V半导体中可发射相同的光子,而且比量子点更具有高质量与更长的时间一致性。

接下来,研究人员打算找到一种得以抑制在实验中出现高速弛豫机制的方法,从而提高光子发射数组的不可区分性。

编译:Susan Hong

本文授权编译自EE Times,版权所有,谢绝转载

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R. Colin Johnson
EETimes前瞻技术编辑。R. Colin Johnson自1986年以来一直担任EE Times的技术编辑,负责下一代电子技术。 他是《Cognizers – Neural Networks and Machines that Think》一书的作者,是SlashDot.Org的综合编辑,并且是他还因对先进技术和国际问题的报道,获得了“Kyoto Prize Journalism Fellow”的荣誉。
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