미래 양자 컴퓨터 칩을 위한 나노구조 표면

미래 양자 컴퓨터 칩을 위한 나노구조 표면
빛을 조작하는 새로운 기술
날짜:
2022년 6월 22일
원천:
Universität Paderborn
요약:
양자 컴퓨터는 21세기의 핵심 미래 기술 중 하나입니다. 연구원들은 미래의 광학 양자 컴퓨터의 기초로 사용할 수 있는 빛을 조작하는 새로운 기술을 개발했습니다.

양자 컴퓨터는 21세기의 핵심 미래 기술 중 하나 입니다 . Thomas Zentgraf 교수와 함께 일하는 Paderborn 대학의 연구원들은 호주 국립 대학 및 싱가포르 기술 및 디자인 대학의 동료들과 협력하여 미래의 광학 양자 컴퓨터의 기초로 사용할 수 있는 빛을 조작하는 새로운 기술을 개발했습니다. 결과는 현재 Nature Photonics 저널에 게재되었습니다 .

빛을 조작하기 위한 새로운 광학 요소는 현대 정보 기술, 특히 양자 컴퓨터에서 더욱 발전된 응용을 가능하게 합니다. 그러나 남아 있는 주요 과제는 나노구조 표면을 통한 비가역적 광 전파이며, 여기서 이러한 표면은 작은 규모로 조작됩니다. Paderborn 대학의 초고속 나노포토닉스 연구 그룹의 책임자인 Thomas Zentgraf 교수는 "상호 전파에서 빛은 구조를 통해 앞뒤로 같은 경로를 취할 수 있지만, 비가역 전파는 일방 통행에 필적합니다. 한 방향으로만 퍼질 수 있는 곳." 비가역성은 방향이 바뀔 때 빛이 다른 물질적 특성을 생성하도록 하는 광학의 특별한 특성입니다. 한 가지 예는 유리로 만든 창으로 한쪽은 투명하고 빛은 통과하지만 다른 쪽에서는 거울 역할을 하여 빛을 반사합니다. 이것을 이중성이라고 합니다. "포토닉스 분야에서 이러한 이중성은 빛을 조작하기 위한 혁신적인 광학 요소를 개발하는 데 매우 유용할 수 있습니다."라고 Zentgraf는 말합니다.

Paderborn 대학의 그의 작업 그룹과 호주 국립 대학 및 싱가포르 기술 및 디자인 대학의 연구원 사이의 현재 공동 작업에서 비가역적 광 전파는 레이저 광의 주파수 변환, 즉 주파수 및 따라서 빛의 색도 마찬가지입니다. "우리는 인간의 눈에는 보이지 않는 적외선을 가시광선으로 변환하기 위해 수백 나노미터 범위의 치수로 특별히 설계된 구조에서 주파수 변환을 사용했습니다."라고 Marie의 Dr. Sergey Kruk은 설명합니다. Zentgraf 그룹의 Curie Fellow. 실험은 이 변환 프로세스가 나노구조 표면에 대해 한 조명 방향에서만 발생하는 반면 반대 조명 방향에서는 완전히 억제된다는 것을 보여줍니다. 주파수 변환 특성의 이러한 이중성은 이미지를 투명 표면으로 코딩하는 데 사용되었습니다. Zentgraf는 "샘플 표면이 전면에서 조명되는지 후면에서 조명되는지 여부에 따라 다른 이미지를 생성하는 방식으로 다양한 나노구조를 배열했습니다"라고 덧붙였습니다. 조명."

그들의 첫 번째 실험에서 가시 범위 내에서 주파수 변환된 빛의 강도는 여전히 매우 작았습니다. 따라서 다음 단계는 주파수 변환에 더 적은 적외선이 필요하도록 효율성을 더욱 개선하는 것입니다. 미래의 광학 집적 회로에서 주파수 변환을 위한 방향 제어는 다른 빛으로 직접 빛을 전환하거나 작은 칩에서 직접 양자 광학 계산을 위한 특정 광자 조건을 생성하는 데 사용할 수 있습니다. "아마도 우리는 주파수 변환을 사용하여 개별 광자의 지시된 생산이 중요한 역할을 하는 미래의 광학 양자 컴퓨터에서 응용 프로그램을 보게 될 것입니다."라고 Zentgraf는 말했습니다.