שבבי סיליקון פוטוניים יש את הפוטנציאל לממש מערכות קוונטיות משולבים מורכבים. אנו מציגים כאן שיטה להכנת ובדיקת שבב סיליקון פוטוניים למדידות הקוונטים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
מדידה של Quantum הפרעות מקור פוטון מהוד טבעת הסיליקון
במאמר זה
סיכום
תקציר
שבבי סיליקון פוטוניים יש את הפוטנציאל לממש מורכבים מעגלי עיבוד מידע קוונטי משולב, כולל מקורות פוטון, מניפולציה קיוביט, וכן גלאי פוטון יחיד משולבת. כאן, אנו מציגים את ההיבטים המרכזיים של הכנה ובדיקת שבב קוונטי סיליקון פוטוניים עם מקור פוטון משולב אינטרפרומטר שני פוטונים. ההיבט החשוב ביותר של מעגל קוונטים משולב הוא מזעור הפסד כך שכל הפוטונים שנוצרו מזוהים עם הנאמנות הגבוהה ביותר האפשרית. כאן, אנו מתארים כיצד לבצע צימוד קצה הפסד נמוך באמצעות סיבי צמצם מספריים גבוהים במיוחד מקרוב כדי להתאים את המצב של בגלבו סיליקון. באמצעות מתכון שחבור היתוך אופטימיזציה, סיבי UHNA הוא מתממשקת בצורה חלקה עם סיב יחיד במצב רגיל. צימוד הפסד נמוך זה מאפשר מדידה של ייצור פוטון באיכות הגבוהה בתוך מהוד טבעת סיליקון משולב ואת ההפרעה דו-פוטון העוקבת של p מיוצרhotons בתוך אינטרפרומטר מאך-זנדר משולבים באופן הדוק. מאמר זה מתאר את הליכי חיוני ההכנה והאפיון של ביצועים גבוהים ומעגלי פוטוניים קוונטים סיליקון להרחבה.
מבוא
הסיליקון הוא מראה הבטחה גדולה כפלטפורמה פוטוניקס לעיבוד אינפורמציה קוונטית 1, 2, 3, 4, 5. אחד המרכיבים החיוניים של מעגלי פוטוניים קוונטים הוא מקור הפוטון. מקורות פוטון-זוג פותחו מן סיליקון בצורת תהודת מייקרו-טבעת שנעשתה באמצעות תהליך ליניארית מסדר שלישי, ערבוב של ארבעת גלים ספונטני (SFWM) 6, 7, 8. מקורות אלה הם מסוגלים לייצר זוגות פוטונים נבדל, אשר הם אידיאליים עבור ניסויים ....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
הערה: פרוטוקול זה מניח כי השבב פוטוניים כבר מפוברק. השבב המתואר כאן (שמוצג באיור 1 א) היה מפוברק במתקן מדע וטכנולוגיה ננו אוניברסיטת קורנל שימוש בטכניקות עיבוד סטנדרטי למכשירים סיליקון פוטוניים 11. אלה כוללים את השימוש של פרוסות סיליקון על מבודד (המורכב משכבה סיליקון 220 ננומטר בעובי, שכבת תחמוצת סיליקון 3-מיקרומטר, ואת מצע סיליקון 525 מיקרומטר בעובי), ליטוגרפיה אלומת אלקטרונים להגדיר בגלבו רצועה (500 ננומטר-רחב), ואת שיקוע כימי-פלזמה משופרת של חיפוי דו תחמוצת הצורן (~ 3 מיקרומטר בעובי). תהודת מייקרו-הטבעת נועדה עם רדיוס פנימי של 18.5 מיקרומטר מוליך גל-עד-טבעת פער של 150 ננומטר. דמויות ש....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
ספירת פוטון יחידה מכל גלאי, כמו גם את ספירת צירוף המקרים, נאספה כשלב היחסי בין שני הנתיבים היה מכוון. ספירת הבודדים (איור 5 א) להראות את תבנית התאבכות הקלסית מתוך MZI עם רמות של חשיפה של 94.5 ± 1.6% ו 94.9 ± 0.9%. מדידות צירוף המקרים (איור 5) להראות את הפרעת קוונטי המדינה הסתבכה, כפי שברור התנודה בבית פעמים התדירה של תבנית ההתאבכות הקלסית, עם חשיפה של 93.3 ± 2.0% (96.0 ± 2.1% עם accidentals מופחתים) . כדי לאשר כי ה.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
ישנם אתגרים מרובים עבור השדה של Photonics משולבת להתגבר כדי למערכות מורכבות, וניתן להרחבה של התקנים פוטוניים כדי להיות ריאלי. אלה כוללים, אך אינם מוגבלים ל: טולרנסים ייצור חזק, במנותק מן אי יציבות סביבתית, ומזעור כל הצורות של אובדן. ישנם צעדים קריטיים בפרוטוקול לעיל המסייעים למזער את ההפסד של התקנים פוטוניים.
אחת הדרישות החיוניות ביותר מזעור הפסד מקרוב החליט להתאים את המצב האופטי של הסיבים בגלבו. חלק מהקושי נובע .......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
יש לנו מה למסור.
תודות
עבודה זו בוצעה בחלקה במתקן המדע והטכנולוגיה ננו אוניברסיטת קורנל, חבר של רשת ננוטכנולוגיה התשתיות הלאומיות, אשר נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע (גרנט ECCS-1,542,081). אנו מכירים תמיכה עבור עבודה זו ממעבדת המחקר של חיל האוויר (AFRL). חומר זה מבוסס על העבודה הנתמכת בחלקו על ידי הקרן הלאומית למדע תחת פרס המס ECCS14052481.
....הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 3 צירים NanoMax Flexure Stage | Thorlabs | MAX312D | דיוק 3 צירים שלבים |
| כלי הפשטת סיבים תלת-חורים | Thorlabs | FTS4 | כלי הפשטת מאגר |
| ערוצים בקר Piezo תלת ערוצים | בקרי Thorlabs | MDT693B | Piezo עבור שלבי NanoMax |
| בקר קיטוב סיבים | Thorlabs | FPC562 | קיטוב מבוסס סיבים עם 3 משוטים בקר |
| קליבר סיבים | Thorlabs | XL411 | קליבר סיבים |
| סטנדרטי V-Groove מחזיק סיבים | Thorlabs | HFV001 | תושבת V-חריץ סטנדרטית |
| מחזיק סיבי V-Groove מחודד | Thorlabs | HFV002 | מחודד V-חריץ תושבת |
| צלחת עליונה בזווית ישרה עבור NanoMax Stage | Thorlabs | AMA011 | סוגר זווית ישרה |
| 50:50 סיבים אופטיים מצמד | Thorlabs | TW1550R5F1 | 50/50 קומבינר |
| סיבים אופטיים היתוך Splicer | Fujikura | FSM-40S | Fusion Splicer |
| MultiPrep Polishing System - 8 " | Allied High Tech | 15-2100 | מלטש שבבים |
| GreenLube | Allied High Tech | 90-209010 | ליטוש חומר סיכה |
| חתך משוט עם Reference Edge | Allied High Tech | 15-1010-RE | ליטוש הר |
| Lightwave מדידת מערכת | Keysight | 8164B | Mainframe לכוונון |
| לייזר מתכוונן מקור לייזר | Keysight | 81606A | חיישן כוח אופטי לייזר מתכוונן |
| Keysight | 81634B | מד כוח | |
| NIR גלאי פוטון יחיד | מזהה Quantique | ID210 | גלאי |
| פוטון יחידגלאי פוטון יחיד NIR | מזהה Quantique | ID230 | רעש נמוך, גלאי פוטון בודד בהפעלה חופשית |
| PicoHarp | PicoQuant | PicoHarp 300 | ספירת פוטונים בודדים בקורלציה בזמן |
| WiDy SWIR InGaAs מצלמה | NIT | 640U-S | IR מסנן |
| WDM Bandpass מסנן | JDS חד פאזי | 30055053-368-2.2 | מסנני ניקוי משאבה |
| WDM Bandpass מסנן | JDS חד פאזי | 1011787-012 | מסנני דחיית משאבה |
| צמצם מספרי גבוה במיוחד | Nufern | UHNA-7 | סיב אינדקס גבוה |
| אולטרה אופטי סיבים במצב יחיד | קורנינג | SMF-28 | סיבים במצב יחיד |
מקורות
- Silverstone, J. W., et al. On-chip quantum interference between silicon photon-pair sources. Nat. Photon. 8 (2), 104-108 (2014).
- Harris, N. C., et al. Integrated Source of Spectrally Filtered Correlated Photons for Large-Scale Quantum Photonic Systems. Phys. Rev. X. 041047, 1-10 (2014).
- Grassani, D., et al.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
