В публикации в Nature Communications команда сообщила, что разработала оптический переключатель, который перенастраивается на микроскопическое механическое движение, а не нагрев, что делает переключатель совместимым с термочувствительными детекторами одиночных фотонов.
Используемые сегодня оптические переключатели работают путем локального нагрева световодов внутри полупроводникового кристалла. «Этот подход не работает для квантовой оптики», – говорит соавтор Сэмюэль Гайгер, аспирант Королевского технологического института KTH в Стокгольме.
«Поскольку мы хотим обнаружить каждый отдельный фотон, мы используем квантовые детекторы, которые работают, измеряя тепло, выделяемое одним фотоном при поглощении сверхпроводящим материалом», – говорит Гайгер. "Если мы будем использовать традиционные выключатели, наши детекторы будут залиты теплом и, следовательно, вообще не будут работать."
По словам Карлоса Эррандо Эрранца, который придумал исследовательскую идею и руководил работой в KTH в рамках европейского проекта Quantum Flagship, новый метод позволяет управлять одиночными фотонами без того недостатка, что он нагревает полупроводниковый чип и тем самым делает бесполезными детекторы одиночных фотонов. , S2QUIP.
Используя микроэлектромеханическое управление (MEMS), решение обеспечивает оптическое переключение и обнаружение фотонов на одном полупроводниковом кристалле, при этом поддерживая низкие температуры, необходимые для однофотонных детекторов.
«Наша технология поможет соединить все строительные блоки, необходимые для интегральных оптических схем для квантовых технологий», – говорит Эррандо Херранц.
«Квантовые технологии сделают возможным безопасное шифрование сообщений и методы вычислений, которые решат проблемы, которые не могут решить современные компьютеры», – говорит он. «И они предоставят инструменты моделирования, которые позволят нам понять фундаментальные законы природы, которые могут привести к созданию новых материалов и лекарств."
Группа будет и дальше развивать технологию, чтобы сделать ее совместимой с типичной электроникой, что будет включать снижение напряжений, используемых в экспериментальной установке.
Эррандо Эрранц говорит, что группа нацелена на интеграцию процесса производства на заводах по производству полупроводников, которые уже производят оптику на кристалле – необходимый шаг для того, чтобы сделать квантовые оптические схемы достаточно большими, чтобы выполнить некоторые из обещаний квантовых технологий.