Silikon fotonik çipler karmaşık entegre kuantum sistemlerini gerçekleştirmek potansiyeline sahiptir. hazırlanması ve kuantum ölçümleri için bir silikon fotonik çip test etmek için bir yöntem, burada sunulmuştur.
Yöntem makalesi
Silikon fotonik çipler karmaşık entegre kuantum sistemlerini gerçekleştirmek potansiyeline sahiptir. hazırlanması ve kuantum ölçümleri için bir silikon fotonik çip test etmek için bir yöntem, burada sunulmuştur.
Silikon fotonik fiş foton kaynakları, qubit manipülasyon ve entegre tek foton dedektörleri dahil olmak üzere karmaşık entegre kuantum bilgi işleme devrelerini gerçekleştirmek için potansiyele sahiptir. Burada, hazırlanması ve entegre bir foton kaynağı ile iki foton interferometrenin bir silikon fotonik kuantum çip test temel yönlerini sunuyoruz. oluşturulan fotonların bütün mümkün olan en yüksek aslına uygunluk ile tespit edilir ve böylece entegre kuantum devrenin en önemli yönü kaybını minimize edilir. Burada, yakından silikon dalga kılavuzu modu eşleştirmek için bir ultra-yüksek sayısal açıklık elyaf kullanılarak düşük kayıp kenar birleştirmeyi gerçekleştirmek üzere açıklar. Optimize edilmiş füzyon birleştirme tarifi kullanarak, UHNA elyaf sorunsuz bir standart tek modlu fiber arabirim. Bu düşük kayıplı birleştirme entegre silikon halka rezonatördeki yüksek kalitede foton üretiminin ölçümü ve üretilen p müteakip iki foton girişim sağlaryakından entegre Mach-Zehnder interferometre içinde hotons. Bu kağıt, yüksek performanslı ve ölçeklenebilir silikon kuantum fotonik devrelerin hazırlanmasıyla ve karakterizasyonu için gerekli prosedürleri tarif eder.
Silikon kuantum bilgi işlem 1, 2, 3, 4, 5 bir fotonik platformu olarak büyük umutlar. Kuantum fotonik devrelerin hayati bileşenlerinden biri foton kaynağıdır. Foton çift kaynaklar üçüncü dereceden doğrusal olmayan işlem ile yapılmış bir mikro-halka rezonatörlerin şeklinde silikon geliştirilmiştir, kendiliğinden dört dalga karıştırma (SFWM) 6, 7, 8. Bu kaynaklar foton dolanması 9 içeren deneyler için idealdir ayırt edilemez fotonlar çiftleri üretebilmektedir.
Rezonatör kaynakları saat yönünde ve saat yönünün tersine yayılma hem de çalışabilir halka dikkat etmek önemlidir, ve iki farklı yayılma yönü genibirbirinden bağımsız ralli. Bu, tek bir halka iki kaynakları olarak işlev görmesini sağlar. optik olarak her iki yönde pompalanan zaman, bu kaynaklar aşağıdaki dolaşık durumu oluşturmak:

nerede
ve
clockwise- ve saat yönünün yayılan iki foton için bağımsız oluşturma operatörleri sırasıyla şunlardır. Bu N00N halde (N = 2), 10 olarak bilinen dolaşık durumda bir çok arzu edilen bir şeklidir.
bir çip-üstü Mach-Zehnder interferometre (MZI) aracılığıyla bu durum geçen durum ile sonuçlanır:

Bu durum iki kez maksimum tesadüf ve sıfır tesadüf arasında gidipBir mzi klasik parazit frekans etkili interferometrenin 10 hassasiyetini katlama. Burada, bu tür bir birleştirilmiş foton kaynağı ve MZI cihazı test etmek için kullanılan bir prosedürdür.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
NOT: Bu protokol fotonik çip zaten fabrikasyon olduğunu varsayar. (Şekil 1A'da gösterilen) burada tarif edilen çip silikon fotonik cihazlar 11 için standart işleme teknikleri kullanılarak Cornell University Nanoseviye Bilim ve Teknoloji Tesisinde imal edilmiştir. Bu (220 nm-kalınlıkta silikon tabakasından oluşan, silikon dioksit, 3-mikron tabakası ve 525 um kalınlığında bir silikon substratı) Silikon yalıtkanda gofret kullanımını elektron demeti şerit dalga kılavuzlarını tanımlamak içerir (500 nm çapında), ve silikon dioksit kaplama (~ 3 um kalınlığında) plazma arttırılmış kimyasal buhar birikimi. Mikro-halka rezonatörleri 18.5 um bir iç yarıçapı ve 150 nm'lik bir dalga kılavuzu-için-halka boşluğu ile tasarlanmıştır. Bu cihaz için liyakat Şekil kaybı, kalite faktörünün, serbest spektral aralığı ve dispersiyon içerir.
1. Fotonik Çip Hazırlık
Elyaf kısa teller 2. Hazırlık
Test Kur 3. yapılandırma
Not: bir ölçüm sisteminde bir diyagramı Şekil 1 B 'de gösterilmiştir. çip için montaj bir termoelektrik soğutucu (TEC) ile temas halinde olan bir bakır kaide. fotonik çip görüntüleme için görünür ve kızıl ötesi (IR) kameraların ile donatılmış bir mikroskop bulunmaktadır.

4. İki foton Parazit Ölçüm




Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
iki yol arasındaki nispi faz ayarlandı her detektör, hem de çakışma sayımlarının Bireysel foton sayısı, toplanmıştır. Bireysel sayımları (Şekil 5A) 94,5 ± 1,6 ve% 94.9 ±% 0.9 görünürlük bir mzi klasik girişim deseni gösterir. 93.3 ±% 2.0 bir görüş, iki kez salınım klasik girişim deseni frekansı açıkça görüldüğü gibi rastlantı ölçümleri (Şekil 5B), dolaşık durumda kuantum girişimi göstermektedir (arıza ile 96.0 ± 2.1% çıkarılır) . Fotonlar esas olarak hal...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
mümkün olduğu fotonik aygıtların karmaşık ve ölçeklenebilir sistemler için sırayla aşmak için entegre fotonik alanında için birden zorluklar vardır. Bunlar arasında, ancak bunlarla sınırlı değildir: dar imalat toleransları, çevresel kararsızlıklar izole ve zarar tüm biçimlerinin en aza indirilmesi. fotonik aygıtların kaybını en aza indirmek için yardımcı yukarıda protokol kritik adımlar vardır.
kaybını en aza indirmede en önemli gerekliliklerinden biri yakından elyaf ve dalga kılavuzlarının ...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Biz ifşa hiçbir şey yok.
Bu çalışma, Ulusal Bilim Vakfı (Hibe ECCS-1542081) tarafından desteklenen Cornell University Nanoseviye Bilim ve Teknoloji Tesisi, Ulusal Nanoteknoloji Altyapı Ağı üyesi, en kısmen gerçekleştirilmiştir. Biz Hava Kuvvetleri Araştırma Laboratuarı (AFRL) bu iş için destek için minnettarım. Bu malzeme kısmen Ödülü sayılı ECCS14052481 altında Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenen çalışma dayanmaktadır.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 3 Eksenli NanoMax Eğme Aşaması | Thorlabs | MAX312D | Hassas 3 eksenli aşamalar |
| Üç Delikli Fiber Sıyırma Aleti | Thorlabs | FTS4 | tampon sıyırma aracı |
| Üç Kanallı Piezo Kontrol Cihazı | Thorlabs | MDT693B | NanoMax aşamaları için Piezo kontrolörleri |
| Fiber Polarizasyon Kontrol Cihazı | Thorlabs | FPC562 | 3 Kanatlı fiber bazlı polarizasyon denetleyici |
| Fiber Cleaver | Thorlabs | XL411 | Fiber balta |
| Standart V-Groove Fiber Tutucu | Thorlabs | HFV001 | standart V-oluk montajı |
| Konik V-Oluk Fiber Tutucu | Thorlabs | HFV002 | konik V-oluk montajı |
| Thorlabs | AMA011 | dik açılı braket | Dik Açılı Üst Plaka |
| 50:50 Fiber Optik Bağlayıcı | Thorlabs | TW1550R5F1 | 50/50 birleştirici |
| Fiber Optik Füzyon Birleştirici | Fujikura | FSM-40S | Füzyon birleştirici |
| MultiPrep Parlatma Sistemi - 8 " | Allied High Tech | 15-2100 | Talaş parlatıcı |
| GreenLube | Allied High Tech | 90-209010 | Parlatma Yağı |
| Referans Kenarlı Kesit Kürek | Allied High Tech | 15-1010-RE | Parlatma montajı |
| Işık Dalgası Ölçüm Sistemi | Keysight | 8164B | Ayarlanabilir lazer için ana çerçeve |
| Ayarlanabilir Lazer Kaynağı | Keysight | 81606A | Ayarlanabilir lazer |
| Optik Güç Sensörü | Keysight | 81634B | Güç ölçer |
| NIR Tek Foton Dedektörü | ID Quantique | ID210 | Tek foton dedektörleri |
| NIR Tek Foton Dedektörü | ID Quantique | ID230 | Düşük gürültülü, serbest çalışan tek foton dedektörleri |
| PicoHarp | PicoQuant | PicoHarp 300 | Zaman ilişkili tek foton sayma |
| WiDy SWIR InGaAs Kamera | NIT | 640U-S | IR Kamera |
| WDM Bant Geçiren Filtre | JDS Tek Fazlı | 30055053-368-2.2 | pompa temizleme filtreleri |
| WDM Bant Geçiren Filtre | JDS Uniphase | 1011787-012 | pompa reddetme filtreleri |
| Ultra Yüksek Sayısal Açıklıklı Fiber | Nufern | UHNA-7 | yüksek indeksli fiber |
| Ultra Optik Tek Modlu Fiber | Corning | SMF-28 | standart tek modlu fiber |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste
İzin iste