Ingrid Fadelli , Phys.org

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriÇip üzərində iki fotonlu kvant müdaxiləsi təcrübəsinin təsviri. Kredit: Təbiət Nanotexnologiyası (2025). DOI: 10.1038/s41565-025-02043-7

Fotonik kvant prosessorları, kvant mexaniki effektləri və işıq hissəciklərindən (fotonlar) istifadə edərək məlumatları emal edə bilən cihazlar hesablamalar və kommunikasiyalardan tutmuş mürəkkəb kvant sistemlərinin simulyasiyasına qədər çoxsaylı tətbiqlər üçün vədlər göstərmişdir.

Bununla belə, real dünya parametrlərində yerləşdirilmək üçün bu fotonik çiplər bir çipdə çoxlu deterministik və fərqlənməyən tək foton mənbələrini etibarlı şəkildə birləşdirməlidir.

İndiyə qədər buna nail olmaq çox çətin olmuşdur. İndiyə qədər hazırlanmış bu cür fotonik kvant çiplərinin əksəriyyəti spektral diffuziya adlanan (yəni, onların emissiya tezliyinin təsadüfi “gəzişməsi”) ilə məhdudlaşan bərk hallı tək fotonlu emitentlərdən istifadə edir.

Bu, mahiyyətcə, onlar nadir hallarda ömür boyu məhdud keçidlər nümayiş etdirirlər, fotonların rəng yayılması yalnız emitentlərin təbii həyəcanlı vəziyyəti ilə müəyyən edilir. Qeyd edək ki, bu şərt bir-birindən fərqlənməyən tək foton mənbələrinin çip üzərində etibarlı inteqrasiyası üçün zəruridir.

Huazhong Elm və Texnologiya Universiteti, Wuhan Kvant Texnologiyası İnstitutu və Zhejiang Universitetinin tədqiqatçıları əvvəllər təqdim edilmiş fotonik kvant prosessorlarının məhdudiyyətlərini aşa bilən yeni molekulyar çip təqdim ediblər.

Təbiət Nanotexnologiyasında bir məqalədə təqdim olunan onların çipi, işıq yayan tək molekulları tək rejimli dalğa ötürücüləri, inteqral sxemlərdə istiqamətləndirən dar optik komponentlər ilə birləşdirir.

” Əvvəlki işimizdə biz tapdıq ki, bir kristal nano vərəqə daxil edilmiş tək üzvi molekullar fotonik dövrələrə qoşulduqda olduqca sabit, ömür boyu məhdud emissiya nümayiş etdirə bilər”, – məqalənin baş müəllifi Xue-Ven Çen Phys.org-a bildirib.

“Bu anlayış bizi bir neçə ayırd edilə bilməyən tək foton mənbələrini paralel olaraq yerləşdirməyə qadir olan molekulyar kvant fotonik çip üzərində işləməyə sövq etdi. Hazırkı araşdırma bu görmə istiqamətində ilk böyük addımdır.”Bir cüt dalğa ötürücü ilə birləşdirilmiş tək molekullardan RF tək fotonları. Kredit: Təbiət Nanotexnologiyası (2025). DOI: 10.1038/s41565-025-02043-7

Unikal imkanlara malik innovativ çip

Çiplərini inkişaf etdirmək üçün Çen və həmkarları bir kristal üzvi nano vərəqə daxil edilmiş iki müstəqil molekuldan əldə edilən iki fərqlənməyən tək foton mənbəyi yaratdılar. Onlar göstərdilər ki, bu iki molekulun emissiyaları Honq-Ou-Mandel (HOM) müdaxiləsi kimi tanınan kvant optik effektini göstərir ki, bu da onların fərqləndirilmədiyini göstərir.

“Bizim molekulyar kvant fotonik çipimiz molekula daxil edilmiş üzvi nano vərəqləri, silikon-nitrid fotonik sxemləri və metal mikroelektrodları birləşdirən hibrid inteqrasiya platforması üzərində qurulub” deyə Çen izah etdi.

“Bu arxitektura daxilində, DBT flüoresan molekulları idarə olunan oriyentasiya və mövqelərdə fotonik dalğa bələdçilərinə inteqrasiya olunur ki, onların emissiyası dövrəyə səmərəli şəkildə birləşdirilə bilsin.”

Tədqiqatçılar tərəfindən hazırlanmış çipin mühüm xüsusiyyəti onun əsaslandığı molekulların hər birinin elektriklə tənzimlənə bilməsidir. Diqqətlə kalibrlənmiş elektrik sahələrini çipdəki elektrodlar vasitəsilə tətbiq etməklə, tədqiqatçılar iki molekulun keçid tezliklərini ayrı-ayrı dalğa kanallarında dəyişdirə bildiklərini və onların eyni olmasına səbəb olduğunu göstərdilər.

“Hər bir molekul daha sonra müvafiq dalğa ötürücüsünə tək fotonlar buraxır və bu fotonlar çipdəki şüa ayırıcıya yönləndirilir” dedi Çen.

“Şüa ayırıcıda fotonlar görüşür və HOM interferensiyasına məruz qalır, bu da onların həqiqətən fərqlənmədiyi zaman eyni çıxış portunda birləşməsinə səbəb olur. Şüa ayırıcının iki çıxışı arasındakı ikinci dərəcəli korrelyasiyanı ölçməklə biz HOM görünmə qabiliyyətini ölçürük ki, bu da iki foton bir-birindən nə qədər fərqlənməyən olduğunu birbaşa əks etdirir.”

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Ölçəklənən kvant fotonik prosessorlarının həyata keçirilməsinə doğru

Çen və onun həmkarlarının bu işi bir çipdə çoxlu fərqlənməyən tək fotonların inteqrasiyası üçün perspektivli strategiya təqdim edir. Gələcəkdə onların tətbiq etdiyi üsullar molekulyar emitentlərə əsaslanan genişmiqyaslı kvant fotonik arxitekturasının inkişafı üçün yeni imkanlar aça bilər.

“Bu kritik ilk addımı ataraq, biz daha böyük miqyaslı çip-inteqrasiya edilmiş çoxkanallı fərqlənməyən tək foton mənbələrinin və kvant müdaxiləsinin reallaşdırılmasını davam etdirə bilərik və bununla da miqyaslana bilən optik kvant məlumat emalına nail olmaq üçün kritik zəmin yarada bilərik” dedi Çen.

Bu tədqiqatçılar tərəfindən dərc edilən nəticələr tezliklə molekulyar emitentlərə əsaslanan yeni kvant prosessorlarının dizaynına ilham verə bilər. Bu arada, komanda molekulyar kvant fotonik çipini təkmilləşdirmək və onun funksiyalarını genişləndirmək üzərində işləyir.

“Gələcəyə baxaraq, fərqli olmayan tək foton mənbələrinin daha böyük massivlərini dəstəkləmək üçün platformanı genişləndirməyi və səmərəliliyi artırmaq üçün mikro boşluqlar və yavaş işıq dalğaları kimi strukturlar vasitəsilə işıq-maddə qarşılıqlı təsirini daha da gücləndirməyi planlaşdırırıq” dedi Chen.

“Bu irəliləyişlər getdikcə daha təkmilləşmiş çipdə kvant fotonik funksiyalarına imkan verəcək və nəticədə inteqrasiya edilmiş kvant məntiqi əməliyyatlarına və miqyaslana bilən kvant məlumat emalı arxitekturasına doğru yol açacaq.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Eqan tərəfindən yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu hesabat sizin üçün əhəmiyyət kəsb edirsə, lütfən, ianə (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Siz təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Daha çox məlumat: Tailin Huang və digərləri, İnteqrasiya edilmiş müstəqil molekullardan fərqlənməyən tək fotonların on-chip kvant müdaxiləsi, Təbiət Nanotexnologiyası (2025). DOI: 10.1038/s41565-025-02043-7 .

Jurnal məlumatı: Təbiət Nanotexnologiyası 

© 2025 Science X Network