现在，史蒂文斯理工学院和哥伦比亚大学的研究人员已经开发出一种可扩展的方法，用于在芯片上创建大量这些量子光源，具有前所未有的精度，不仅可以为不可破解的加密系统的开发铺平道路，而且还可以为量子计算机铺平道路。可以在几秒钟内执行复杂的计算，这将花费正常的计算机数年。
 

  显示单词量子的芯片。 每个点代表单个量子光源，展示了该技术的可扩展性和精确性。

“对可扩展量子光源的研究已经持续了20年，最近已成为国家的首要任务，”领导这项工作的Stefan Strauf说道，他也是史蒂文斯纳米光子实验室的主管。 “这是第一次在可扩展的芯片上实现空间控制水平与高效率相结合，所有这些都是实现量子技术所必需的。”

这项工作将于10月29日在线发行的Nature Nanotechnology上发表，它描述了一种在芯片上任何所需位置按需制造量子光源的新方法，通过在纳米立方体上拉伸半导体材料的原子薄膜。金子的。 像绷紧的保鲜膜一样，薄膜在纳米立方体的角落上延伸，印记形成单光子发射体的确定位置。

过去的研究已经测试了在规定位置生产量子发射器的方法，但是这些设计在触发单个光子时不具有可扩展性或效率，不足以实际使用。 Strauf和他的团队通过成为第一个将空间控制和可扩展性与按需高效发射光子的能力结合起来，改变了这一切。
 

为了实现这些功能，Strauf的团队设计了一种独特的方法，其中金纳米立方体具有双重目的：它将量子发射器印在芯片上，并充当它周围的天线。 通过在金纳米立方体和镜子之间创建量子发射器，Strauf留下了5纳米的窄间隙 - 比纸张宽度小20,000倍。

“镜子和纳米立方体之间的这个微小空间创造了一个光学天线，将所有光子汇集到五纳米的间隙中，从而集中了所有的能量”斯特劳夫说。 “从本质上讲，它为单个光子从定义的位置和所需方向快速发射提供了必要的增强。”

为了进一步提高量子光源的效率，Strauf与哥伦比亚大学的Katayun Barmak和James Hone合作，开发了一种几乎没有缺陷的半导体晶体生长技术。 史蒂文斯的研究生岳珞使用这些独特的晶体，通过在纳米立方体上拉伸原子薄的材料，在芯片上构建了多排量子发射器。 纳米天线通过将镜子附着在纳米立方体的底侧上而形成。

结果：每秒发射4200万个单光子，创造了历史新高; 换句话说，每秒触发器按需创建一个光子，而之前只有100个触发器中的一个。

虽然很小，但发射器非常坚固。 “他们非常稳定，”斯特劳夫说。 “我们可以冷却它们并对它们进行加热并拆卸谐振器并重新组装它们，它们仍能正常工作。”大多数量子发射器必须保持冷却至-273°C，但新技术的工作温度可达-70°C。 “我们尚未达到室温，”斯特劳夫说，“但目前的实验表明，实现这一目标是可行的。”

- 史蒂文斯 -

关于史蒂文斯理工学院
史蒂文斯理工学院是一所顶级私立研究型大学，位于新泽西州霍博肯，俯瞰曼哈顿天际线。 自1870年成立以来，技术创新一直是史蒂文斯教育和研究的标志和遗产。 在该大学的三所学校和一所大学中，有6,900名本科生和研究生在跨学科，以学生为中心的创业环境中与教师密切合作。 跨越商业，计算机，工程，艺术和其他领域的学术和研究项目积极推进科学前沿，并利用技术应对我们最紧迫的全球挑战。 该大学一直被评为全国学费投资，职业服务和校友中期工资回报的精英。（ 新泽西州霍博肯 - 2018年10月29日，星期一 ）