Er is een kwantumbron van verstrengelde fotonen ontwikkeld die in een kleine chip is ingebouwd

Onderzoekers uit Duitsland en Nederland hebben een kwantumlichtbron ontwikkeld die in een chip is geïntegreerd.

Het apparaat genereert verstrengelde fotonen voorkwantumcomputers. De ontwikkelaars zeggen dat de nieuwe technologie het mogelijk heeft gemaakt om de omvang van de bron met meer dan 1.000 keer te verkleinen, waardoor de nodige stabiliteit wordt geboden voor schaalvergroting en massaproductie.

Ingenieurs gebruikten ‘hybride technologie’die een indiumfosfidelaser combineerde tot een chip, evenals een filter en een siliciumnitrideresonator. Op de chip worden in een spontaan, niet-lineair proces twee fotonen uit het laserveld gecreëerd. Elk omvat een reeks kleuren, waarbij de kleuren van beide fotonen aan elkaar gerelateerd zijn. Met andere woorden: fotonen zijn verstrengeld en kunnen kwantuminformatie opslaan.

Nu kunnen we de laser met anderen integrerencomponenten op een chip zodat de hele kwantumbron kleiner is dan een muntstuk van één euro. Ons kleine apparaatje zou kunnen worden beschouwd als een stap in de richting van het kwantumvoordeel van een fotonchip. In tegenstelling tot Google, dat momenteel ultrakoude qubits in cryogene systemen gebruikt, kan met dergelijke on-chip fotonische systemen zelfs bij kamertemperatuur kwantumvoordeel worden behaald.

Raktim Haldar, co-auteur van het onderzoek

Een kwantumlichtbron geïntegreerd in een chip ter grootte van een munt. Afbeelding: Instituut voor Fotonica, Leibniz Universiteit van Hannover

Qubits (kwantumbits, elementaire eenhedeninformatie in een kwantumcomputer) zijn erg gevoelig voor ruis, leggen wetenschappers uit. Tot nu toe hadden kwantumlichtbronnen externe en omvangrijke lasersystemen nodig, waardoor het gebruik ervan werd beperkt.

Om een ​​miniatuurapparaat te implementeren, moet de chip dat doengecontroleerd door een laserveld dat volledig ruisvrij is en waarvoor een ingebouwd filter nodig is. Tot nu toe zijn onderzoekers er niet in geslaagd een materiaal te vinden waarmee ze een laser, filter en resonator in één chip kunnen integreren, zeggen de ontwikkelaars. Hun hybride technologie lost dit probleem op. In een reeks experimenten bevestigden ze de hoge stabiliteit en efficiëntie van het voltooide apparaat.

Lees verder:

Tumorgrootte verkleind door 'bewerkt' vet te implanteren

Nieuwe zonnecel breekt wereldrecord efficiëntie

Geen speelgoed meer. Waar zal de evolutie van GPT en Midjourney toe leiden?

Op de omslag: een artistieke illustratie van een kwantumlichtbron die in de chip is ingebouwd. Afbeelding: Raktim Haldar, Michael Kues