Ενσωματωμένη φωτονική για κβαντικές τεχνολογίες


φωτόνιο

Πίστωση: CC0 Public Domain

Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων, με επικεφαλής τον φυσικό του Paderborn, καθηγητή Klaus Jöns, συνέταξε μια ολοκληρωμένη επισκόπηση των δυνατοτήτων, της παγκόσμιας προοπτικής, του φόντου και των συνόρων της ολοκληρωμένης φωτονικής. Το έγγραφο – ένας οδικός χάρτης για ολοκληρωμένα φωτονικά κυκλώματα για κβαντικές τεχνολογίες – έχει τώρα δημοσιευτεί στο Nature Reviews Φυσική. Η ανασκόπηση περιγράφει τις υποκείμενες τεχνολογίες, παρουσιάζει την τρέχουσα κατάσταση της έρευνας και περιγράφει πιθανές μελλοντικές εφαρμογές.


“Οι φωτονικές κβαντικές τεχνολογίες έχουν φτάσει σε πολλά σημαντικά ορόσημα τα τελευταία 20 χρόνια. Ωστόσο, η επεκτασιμότητα παραμένει μια σημαντική πρόκληση όταν πρόκειται για τη μετάφραση των αποτελεσμάτων από το εργαστήριο σε καθημερινές εφαρμογές. Οι εφαρμογές συχνά απαιτούν περισσότερα από 1.000 οπτικά εξαρτήματα, τα οποία έχουν Ωστόσο, οι φωτονικές κβαντικές τεχνολογίες μπορούν να ωφεληθούν από τις παράλληλες εξελίξεις στην κλασική φωτονική ολοκλήρωση», εξηγεί ο Jöns. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, απαιτείται περισσότερη έρευνα. «Οι ενσωματωμένες φωτονικές πλατφόρμες, που απαιτούν ποικιλία πολλαπλών υλικών, σχεδιασμού εξαρτημάτων και στρατηγικών ολοκλήρωσης, φέρνουν πολλαπλές προκλήσεις, ιδιαίτερα απώλειες σήματος, οι οποίες δεν αντισταθμίζονται εύκολα στον κβαντικό κόσμο», συνεχίζει ο Jöns. Στην εργασία τους, οι συγγραφείς αναφέρουν ότι ο πολύπλοκος κύκλος καινοτομίας για την ολοκληρωμένη φωτονική (IPQT) απαιτεί επενδύσεις, επίλυση συγκεκριμένων τεχνολογικών προκλήσεων, ανάπτυξη της απαραίτητης υποδομής και περαιτέρω δόμηση προς ένα ώριμο οικοσύστημα. Συμπεραίνουν ότι υπάρχει αυξανόμενη ζήτηση για επιστήμονες και μηχανικούς με ουσιαστική γνώση της κβαντικής μηχανικής και των τεχνολογικών εφαρμογών της.

Η ολοκληρωμένη κβαντική φωτονική χρησιμοποιεί κλασικές ολοκληρωμένες φωτονικές τεχνολογίες και συσκευές για κβαντικές εφαρμογές, όπου η ενσωμάτωση σε επίπεδο τσιπ είναι κρίσιμης σημασίας για την κλιμάκωση και τη μετάφραση εργαστηριακών επίδειξης σε τεχνολογίες πραγματικής ζωής. Ο Jöns εξηγεί ότι «οι προσπάθειες στον τομέα της ολοκληρωμένης κβαντικής φωτονικής είναι ευρείας κλίμακας και περιλαμβάνουν την ανάπτυξη κβαντικής , που μπορεί να είναι μονολιθικά, υβριδικά ή ετερογενώς ενσωματωμένα. Στην εργασία μας, συζητάμε ποιες εφαρμογές μπορεί να γίνουν δυνατές στο μέλλον ξεπερνώντας τα τρέχοντα εμπόδια.” Οι επιστήμονες παρέχουν επίσης μια επισκόπηση του ερευνητικού τοπίου και συζητούν την καινοτομία και το δυναμικό της αγοράς. Στόχος είναι να τονωθεί περαιτέρω έρευνα και χρηματοδότηση έρευνας από σκιαγραφώντας όχι μόνο τα επιστημονικά ζητήματα, αλλά και τις προκλήσεις που σχετίζονται με την ανάπτυξη της απαραίτητης κατασκευαστικής υποδομής και των αλυσίδων εφοδιασμού για τη διάθεση των τεχνολογιών στην αγορά.

Σύμφωνα με τους επιστήμονες, υπάρχει επείγουσα ανάγκη να γίνουν μεγάλες επενδύσεις στην εκπαίδευση προκειμένου να εκπαιδεύσουμε την επόμενη γενιά μηχανικών IPQT. Ο Jöns λέει ότι «ανεξάρτητα από το είδος του που θα χρησιμοποιηθούν σε εμπορικές κβαντικές συσκευές, οι βασικές αρχές της κβαντικής μηχανικής είναι οι ίδιες. Προβλέπουμε μια αυξανόμενη ζήτηση για επιστήμονες και μηχανικούς με ουσιαστική γνώση τόσο της κβαντικής μηχανικής όσο και των τεχνολογικών εφαρμογών της. Η επένδυση στην εκπαίδευση της επόμενης γενιάς θα συμβάλει στην προώθηση των επιστημονικών και τεχνολογικών συνόρων».


Ένα υπεραγώγιμο πυρίτιο-φωτονικό τσιπ για κβαντική επικοινωνία


Περισσότερες πληροφορίες:
Emanuele Pelucchi et al, Οι δυνατότητες και η παγκόσμια προοπτική της ολοκληρωμένης φωτονικής για τις κβαντικές τεχνολογίες, Nature Reviews Φυσική (2021). DOI: 10.1038/s42254-021-00398-z

Παρέχεται από το Πανεπιστήμιο του Paderborn

Παραπομπή: Ολοκληρωμένη φωτονική για κβαντικές τεχνολογίες (2022, 7 Ιανουαρίου) ανακτήθηκε στις 7 Ιανουαρίου 2022 από https://phys.org/news/2022-01-photonics-quantum-technologies.html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Εκτός από κάθε δίκαιη συναλλαγή για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν μπορεί να αναπαραχθεί χωρίς τη γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.



Source link

By koutsobolis

koutsobolis.com

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *