Группа китайских учёных из Университета электронных наук и технологий Китая (UESTC), Университета Цинхуа и Шанхайского института микросистем и информационных технологий сообщили о создании источника запутанных фотонов. По заявлению авторов разработки, это огромный шаг к возможному созданию надёжных квантовых чипов. Основой разработки стал нитрид галлия (GaN). Он уже давно используется для производства синих светодиодов, а не так давно добрался и до адаптеров питания.
Явление запутывания фотонов позволяет защищать передаваемую информацию, выполнять квантовые операции или симуляции — все эти действия возможно выполнять при помощи пар запутанных фотонов. Сложность заключается в том, что запутывание фотонов на данный момент — это весьма сложный процесс, который требует особых источников света, например, на основе нитрида галлия или фосфида индия. Как пояснили учёные, переход на нитрид галлия позволит расширить использование квантовых каналов связи и даст специалистам возможность создать квантовые системы на чипе.
Устройство, разработанное в Поднебесной, представляет собой вытравленное на плёнке нитрида галлия кольцо радиусом 120 мкм. Плёнка выращивается на сапфировой подложке, и для её создания используют давно известные технологии. В момент освещения кольца лучом лазера в инфракрасном диапазоне некоторые из фотонов оказываются в некой ловушке и начинают двигаться по кольцу. Данный процесс заставляет отдельные фотоны становиться резонансными парами. Именно они, согласно явлению под названием четвертьволновое смешивание, порождают запутанные фотоны, которые и нужны для работы квантовых систем.
Проведённые тесты показали, запутанные фотоны, рождённые с помощью нового метода, по качеству не уступают тем, которые возникают при использовании иных источников света. Другими словами, такие фотоны могут стать основой оборудования для квантовых каналов связи и квантовых процессоров. Более того, диапазон длин волн у GaN-источника света простирается до 100 нм против 25,6 нм у «традиционных» источников света. А это, в свою очередь, позволит расширить и уплотнить каналы передачи квантовой информации.
Авторы проекта заверили, что платформа на основе нитрида галлия открывает перспективы создания квантовых фотонных схем «всё на кристалле».
