ความรู้เกี่ยวกับแสงสว่าง

วงจรรวมแบบโทนิคหรือเรียกสั้นๆ ว่า PIC ใช้อนุภาคของแสงหรือที่รู้จักกันดีในชื่อโฟตอน ซึ่งตรงข้ามกับอิเล็กตรอนที่ทำงานในวงจรรวมอิเล็กทรอนิกส์ ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างสองสิ่งนี้: วงจรรวมโทนิคมีฟังก์ชันสำหรับสัญญาณข้อมูลที่กำหนดในความยาวคลื่นออปติคัลซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ในสเปกตรัมอินฟราเรดใกล้ Dr. Georgy Astakhov หัวหน้าฝ่ายเทคโนโลยีควอนตัมของ Institute of Ion Beam Physics and Materials Research ของ HZDR กล่าวว่า "ที่จริงแล้ว PIC เหล่านี้ซึ่งมีส่วนประกอบโทนิคในตัวจำนวนมากสามารถสร้าง กำหนดเส้นทาง ประมวลผล และตรวจจับ แสง บนชิปตัวเดียวได้" : "วิธีการนี้พร้อมที่จะมีบทบาทสำคัญในเทคโนโลยีในอนาคตที่กำลังจะมาถึง เช่น การคำนวณแบบควอนตัม และ PIC จะเป็นผู้นำทาง" ก่อนหน้านี้ การทดลองควอนตัมโฟโตนิกส์มีชื่อเสียงในด้านการใช้ "ออปติกจำนวนมาก" ที่กระจายไปทั่วโต๊ะออปติกและครอบครองทั้งแล็บ ตอนนี้ชิปโทนิคกำลังเปลี่ยนแปลงภูมิทัศน์นี้อย่างสิ้นเชิง การย่อขนาด ความเสถียร และความเหมาะสมสำหรับการผลิตจำนวนมากอาจทำให้สิ่งเหล่านี้กลายเป็นเครื่องมือของโฟโตนิกส์ควอนตัมยุคใหม่ จากโหมดสุ่มเป็นโหมดควบคุม การรวมแหล่งโฟตอนเดียวในรูปแบบเสาหินด้วยวิธีที่ควบคุมได้จะให้เส้นทางที่มีประสิทธิภาพในการใช้ทรัพยากรเพื่อใช้โทนิคคิวบิตนับล้านใน PIC ในการเรียกใช้โปรโตคอลการคำนวณควอนตัม โฟตอนเหล่านี้จะต้องแยกไม่ออกจากกัน ด้วยเหตุนี้ การผลิตตัวประมวลผลควอนตัมโทนิคในระดับอุตสาหกรรมจึงเป็นไปได้ อย่างไรก็ตาม วิธีการประดิษฐ์ที่จัดตั้งขึ้นในปัจจุบันนั้นขัดขวางความเข้ากันได้ของแนวคิดที่มีแนวโน้มนี้กับเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ในปัจจุบัน ในความพยายามครั้งแรกที่มีรายงานเมื่อสองปีที่แล้ว นักวิจัยสามารถสร้างโฟตอนเดี่ยวบนแผ่นซิลิคอนเวเฟอร์ได้แล้ว แต่จะใช้วิธีสุ่มและปรับขนาดไม่ได้เท่านั้น ตั้งแต่นั้นมาพวกเขามาไกล ดร. นิโค คลิงเนอร์ นักฟิสิกส์กล่าวว่า "ตอนนี้ เราแสดงให้เห็นว่าลำแสงไอออนที่โฟกัสจากแหล่งกำเนิดไอออนของโลหะผสมเหลวถูกนำมาใช้เพื่อวางตัวปล่อยโฟตอนเดี่ยวที่ตำแหน่งที่ต้องการบนแผ่นเวเฟอร์ในขณะที่ได้รับผลผลิตสูงและคุณภาพสเปกตรัมสูง" ดร. นิโค คลิงเนอร์ นักฟิสิกส์กล่าว นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์ที่ HZDR ยังให้ตัวปล่อยโฟตอนเดี่ยวแบบเดียวกันนี้เข้าสู่โปรแกรมการทดสอบวัสดุที่เข้มงวด: หลังจากผ่านการลดอุณหภูมิและความร้อนขึ้นหลายครั้ง พวกเขาไม่ได้สังเกตเห็นการเสื่อมโทรมของคุณสมบัติทางแสง การค้นพบนี้เป็นไปตามเงื่อนไขเบื้องต้นที่จำเป็นสำหรับการผลิตจำนวนมากในภายหลัง เพื่อแปลงความสำเร็จนี้เป็นเทคโนโลยีที่แพร่หลาย และอนุญาตให้มีวิศวกรรมขนาดเวเฟอร์ของตัวปล่อยโฟตอนแต่ละตัวในระดับอะตอมที่เข้ากันได้กับการผลิตโรงหล่อที่จัดตั้งขึ้น ทีมงานได้ดำเนินการฝังลำแสงกว้างในเครื่องฝังเชิงพาณิชย์ผ่านหน้ากากที่กำหนดโดยการพิมพ์หิน "งานนี้ช่วยให้เราสามารถใช้ประโยชน์จากห้องคลีนรูมสำหรับการประมวลผลซิลิคอนอันล้ำสมัยและเครื่องพิมพ์หินลำแสงอิเล็กตรอนที่โรงงานแปรรูปนาโนในเมืองรอสเซนดอร์ฟ" ดร. เซียแรน ฟาวลีย์ หัวหน้ากลุ่มคลีนรูมและหัวหน้าฝ่ายการผลิตและการวิเคราะห์นาโนอธิบาย เมื่อใช้ทั้งสองวิธีนี้ ทีมงานสามารถสร้างตัวปล่อยโฟตอนเดี่ยวของโทรคมนาคมได้หลายสิบตัวในตำแหน่งที่กำหนดไว้ล่วงหน้าโดยมีความแม่นยำเชิงพื้นที่ประมาณ 50 นาโนเมตร พวกเขาปล่อยออกมาใน O-band โทรคมนาคมที่สำคัญเชิงกลยุทธ์และแสดงการทำงานที่เสถียรตลอดวันภายใต้การกระตุ้นด้วยคลื่นอย่างต่อเนื่อง นักวิทยาศาสตร์เชื่อมั่นว่าการผลิตที่ควบคุมได้ของตัวปล่อยโฟตอนเดี่ยวในซิลิกอนทำให้พวกมันเป็นตัวเลือกที่มีแนวโน้มสูงสำหรับเทคโนโลยีโทนิคควอนตัม โดยมีเส้นทางการผลิตที่เข้ากันได้กับการรวมขนาดใหญ่มาก ตัวปล่อยโฟตอนเดี่ยวเหล่านี้พร้อมทางเทคโนโลยีแล้วสำหรับการผลิตในเซมิคอนดักเตอร์ fabs และการรวมเข้ากับโครงสร้างพื้นฐานโทรคมนาคมที่มีอยู่