Assemblage de PIC à haut rendement système avec détecteurs intégrés par transfert membranaire. (a) Transfert membranaire d'un SNSPD sur un guide d'ondes photonique. (b) Croquis d'une puce photonique avec quatre détecteurs intégrés au guide d'ondes (A1, A2, B1 et B2). (c) Micrographies des sections I à VI étiquetées en b. La lumière infrarouge (flèches rouges) a été couplée à partir d'une fibre à lentille (I) avec un diamètre de spot de 2,5 µm dans un coupleur polymère de 2 × 3 µm (II). Le coupleur chevauchait une section conique inverse de 50 à 500 nm de large d'un guide d'ondes en silicium (III). La lumière d'entrée a parcouru le guide d'onde (IV) de 500 nm de large sur une distance de 2 mm avant d'atteindre un diviseur de faisceau 50:50 (coupleur directionnel en V) suivi des détecteurs intégrés au guide d'onde (VI). La longueur équivalente de la barre d'échelle (bleue) est de 3 μm. Crédit: Communication Nature 6, Numéro d'article:5873 doi:10.1038/ncomms6873
Une grande équipe de chercheurs avec des membres du MIT, IBM, Le JPL de la NASA et l'Université Columbia ont mis au point un processus qui permet l'intégration évolutive de détecteurs à nanofils supraconducteurs à photon unique (SNSPD) sur une gamme de circuits photoniques. Dans leur article publié dans la revue Communication Nature , l'équipe décrit leur nouveau processus et explique pourquoi ils pensent qu'il pourrait conduire un jour à un processeur quantique photonique pratique sur une puce.
Les scientifiques ont travaillé dur pour essayer de construire un ordinateur quantique pendant plusieurs années, et bien que les résultats aient parfois été prometteurs, il reste clairement un long chemin à parcourir. Pour qu'un tel ordinateur fonctionne, un processeur quantique de quelque sorte doit être créé. L'idée actuelle est qu'un tel processeur sera probablement basé sur des photons (parce qu'ils sont relativement faciles à enchevêtrer et parce qu'ils peuvent être manipulés plus facilement que d'autres types de bits quantiques) et qu'il devra être basé sur des puces. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont créé un processus qui permet d'effectuer une intégration évolutive des SNSPD sur plusieurs types différents de circuits photoniques.
Pour qu'un ordinateur quantique basé sur des photons fonctionne, la logique suggère, il devra être capable de détecter et de traiter des photons uniques. Les SNSPD sont considérés comme les détecteurs de photons uniques les plus prometteurs développés à ce jour, mais, Malheureusement, les procédés développés pour les construire ont été en proie à un grand nombre de défauts. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont mis au point un procédé qui permet de construire chaque détecteur séparément, et mettre uniquement ceux qui sont sans défaut sur une puce optique. Le processus nécessite également de construire les puces optiques séparément en utilisant des techniques de fabrication de fabrication de puces standard.
L'équipe rapporte que leur processus permet de construire des réseaux de détecteurs plus grands et plus denses que ceux construits auparavant, et ils sont également plus sensibles. Ils ont prouvé leurs affirmations en construisant des détecteurs capables de gérer 20 % des photons envoyés, soit dix fois mieux que les méthodes précédentes. Chacun a été fabriqué sur des membranes micrométriques et celles qui ont passé les tests, ont été transférés dans un guide d'ondes à l'aide d'un microscope optique.
L'équipe poursuit ses recherches, se concentre maintenant sur la construction de systèmes sur puces plus grands avec plus de capacités.
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