Квантовые компьютеры стали еще ближе: ученые создали особые "ультрафиолетовые" чипы

Исследователи Йельского университета (США) создали особые фотонные резонаторы на основе чипов, которые работают в ультрафиолетовой и видимой области спектра и позволят создавать новые миниатюрные устройства для обработки квантовой информации, сделав такие вычисления точнее. Об этом сообщает Sci Tech Daily.

Ученые уже опубликовали научную статью, в которой описали оптические микрорезонаторы на основе оксида алюминия и то, как им удалось достичь беспрецедентно низких потерь в УФ-волнах за счет сочетания правильного материала с оптимизированной конструкцией и изготовлением.

Важно

США готовит "квантовый ответ" Китаю: какими системами Пентагон вооружит войска

"По сравнению с более развитыми областями, такими как телекоммуникационная фотоника и видимая фотоника, УФ-фотоника менее изучена, хотя УФ волны необходимы для доступа к определенным атомным переходам в квантовых вычислениях, — говорит член исследовательской группы Чэнсин Хэ из Йельского университета. — Наша работа закладывает хорошую основу для создания фотонных схем, работающих на УФ волнах".

Микрорезонаторы были изготовлены из высококачественных тонких пленок оксида алюминия, которые ученые подготовили с использованием высокомасштабируемого процесса атомно-слоевого осаждения (ALD). Зона оксида алюминия (около 8 эВ) делает его прозрачным для УФ-фотонов, энергия которых гораздо ниже (~ 4 эВ). Таким образом, этот материал не поглощает УФ-волны. Чтобы создать микрорезонаторы, исследователи протравили оксид алюминия, для создания так называемого ребристого волновода, в котором пластина с полосой сверху создает светоудерживающую структуру. По мере того как ребро становится глубже, удержание становится сильнее, но вместе с ним растут и потери на рассеяние. Они использовали моделирование, чтобы найти нужную глубину травления для достижения необходимого ограничения света и минимизации потерь на рассеяние.

Исследователи применили опыт создания волноводов, для разработки кольцевых резонаторов радиусом 400 микрон. Они обнаружили, что потери на излучение можно снизить до уровня менее 0,06 дБ/см при длине волны 488,5 нм и менее 0,001 дБ/см при длине волны 390 нм, когда глубина травления превышает 80 нм в пленке оксида алюминия толщиной 400 нм. После изготовления кольцевых резонаторов на основе этих расчетов исследователи определили их добротность, измерив ширину резонансных пиков при сканировании частоты света, введенного в резонатор. Они обнаружили рекордно высокий коэффициент качества (Q) 1,5 × 10 6 при 390 нм (в УФ-части спектра) и добротность 1,9 × 10 6 при 488,5 нм (длина волны для видимого синего света). Более высокие коэффициенты добротности указывают на меньшие потери света.

В настоящее время исследователи работают над разработкой кольцевых резонаторов на основе оксида алюминия, которые можно настроить для работы с разными длинами волн. Это можно использовать для точного управления длиной волны или для создания модуляторов с использованием двух резонаторов, которые интерферируют друг с другом. Они также хотят разработать источник УФ-излучения, интегрированный в полупроводниковый диодный лазер (PIC), чтобы сформировать целую УФ-систему на базе PIC.

Ранее Фокус сообщал, что квантовые вычисления могут в миллионы раз усилить возможности нейросетей. Ученые считают, что такой супер-ИИ изменит наше восприятие реальности.