अयं लेखः semiconductor industry perspective (id: icviews) द्वारा संकलितः एम्बेडेड् च कृतः ।

एकीकृत-उलझित-प्रकाश-स्रोतानां उपयोगेन क्वाण्टम्-गणनायाः विस्तारः क्वाण्टम्-फोटोनिक-प्रणालीनां पारम्परिक-सीमानां अतिक्रमणं करोति ।

अद्यैव लाइब्निज् विश्वविद्यालयस्य हनोवरस्य, ट्वेन्टे विश्वविद्यालयस्य, स्टार्टअप quix quantum इत्यस्य च अन्तर्राष्ट्रीयसंशोधनदलेन चिप् इत्यत्र पूर्णतया एकीकृतं उलझितं क्वाण्टम् प्रकाशस्रोतं प्रदर्शितम् एषा सफलता क्वाण्टम्-प्रौद्योगिक्याः मापनीयतायाः दिशि महत्त्वपूर्णं पदानि चिह्नयति, यत् क्वाण्टम्-प्रकाश-स्रोतानां स्थिर-लघु-यन्त्रेषु एकीकरणं सक्षमं करोति वैज्ञानिकसंशोधनं नेचर फोटोनिक्स् इति पत्रिकायां प्रकाशितम् अस्ति ।

ऑन-चिप् क्वाण्टम् प्रकाशस्रोतेषु मुख्यतया त्रयः घटकाः सन्ति: एकं अरैखिकं माध्यमं यत् उलझित-फोटॉन-युग्मानि जनयति, एकः लेजरः, एकः फ़िल्टरः च यः एकस्य निश्चित-आवृत्ति-पट्टिकायाः ​​अन्तः लेजर-स्थिरतां सुनिश्चितं करोति

दलेन एतस्य विन्यासस्य उपयोगेन लेजरगुहायुक्तं क्वाण्टम् प्रकाशस्रोतं, वर्नियर-प्रभावस्य उपयोगेन अत्यन्तं कुशलं (>55 db) ट्यूनेबलं शोरदमन-छिद्रकं, दूरसञ्चार-बैण्डविड्थ्-मध्ये उपयोगाय अरैखिक-माइक्रोरिंग-अवरोधकं च निर्मितम् ( naturally mixed photon pairs in four अनुनादविधानानि यस्य बैण्डविड्थः प्रायः १ thz) भवति । स्रोतः ~६२० हर्ट्ज इत्यस्य आश्चर्यजनकदरेण फोटॉनयुग्मानां पत्ताङ्गीकरणं कर्तुं शक्नोति तथा च ~८० इत्यस्य उच्चः संयोग/दुर्घटना-अनुपातः अस्ति ।

एकः नवीनः संकरप्रौद्योगिकी एकस्मिन् चिपे इण्डियम फॉस्फाइड् लेजरं सिलिकॉन् नाइट्राइड्-छिद्रकेन सह संयोजयति, येन प्रकाशस्रोतस्य आकारः संकुचनं सम्भवति एषा प्रौद्योगिकी उपयुक्ता अस्तिक्वांटम कम्प्यूटिंगतथा क्वाण्टम्-जालम्, यतः ते प्रकाशस्रोतानां आकारं सहस्रगुणाधिकं न्यूनीकर्तुं शक्नुवन्ति । अद्यतनीपर्यन्तं क्वाण्टम्-प्रकाशस्रोतानां कृते बाह्य-बृहत्-लेजर-प्रणाल्याः आवश्यकता आसीत्, येन क्षेत्रे तेषां उपयोगः बाधितः इति शोधकर्तारः दावान् कुर्वन्ति । एतेषां बाधानां अभावेऽपि ते नूतनेन चिप् आर्किटेक्चरेन, विविधैः संयोजनमञ्चैः च तान् अतिक्रान्तवन्तः ।

९६% पर्यन्तं दृश्यतायुक्तं क्वाण्टम-हस्तक्षेपमापनं तथा राज्यटोमोग्राफीतः घनत्व-मात्रिक-पुनर्निर्माणं च एतयोः पुष्टिः भवति यत् स्रोतः प्रत्यक्षतया उच्च-आवृत्ति-घनत्वयुक्तानि उलझित-क्वाण्टम-अवस्थाः (qubits) जनयति एतेन ९९% यावत् निष्ठा भवति ।

फोटोनिक कुबिट्स् : लाभाः चुनौतयः च

सुपरपोजिशन, उलझन, हस्तक्षेपः च क्वाण्टम् सिद्धान्ते मौलिकविचाराः सन्ति ये क्वाण्टमगणनायाः प्रत्यक्षतया प्रासंगिकाः सन्ति । सुपरपोजिशन इति तथ्यं निर्दिशति यत् कणः एकस्मिन् समये अनेकावस्थासु विद्यमानः भवितुम् अर्हति; .

क्वाण्टम् प्रकाशस्रोताः क्वाण्टम् सङ्गणकस्य क्वाण्टम् जालस्य च मौलिकघटकाः उत्पादयन्ति, ये क्यूबिट् इति नाम्ना प्रसिद्धाः सन्ति । फोटोनिक-क्यूबिट्-इत्येतत् अन्येषु क्यूबिट्-रूपेषु अपेक्षया अनेकाः लाभाः प्राप्यन्ते, यथा अतिचालकयन्त्रेषु अथवा फसितपरमाणुषु आधारिताः । यथा, प्रकाशनिकक्यूबिट् पर्यावरणस्य कोलाहलस्य (यत् नाजुकं क्वाण्टम्-प्रणालीं बाधितुं शक्नोति) न्यूनतया प्रवणं भवति, अतः क्रायोजेनिक-तापमानं यावत् शीतलीकरणस्य आवश्यकता नास्ति

परन्तु फोटोनिक क्यूबिट् लीकेजस्य अधिकं प्रवणः भवति अतः उलझनं अधिकं कठिनं भवति-एकत्र बहु ​​क्यूबिट् सम्मिलितं गणनानां कृते आवश्यकं सोपानम् प्रकाश-आधारित-क्वाण्टम्-सङ्गणकस्य उन्नयनार्थं प्रकाश-एकीकरणस्य आवश्यकता भवति-परिपथेषु उत्कीर्ण-माइक्रोन-विस्तृत-तरङ्ग-मार्गदर्शकेषु गच्छन्तीनां फोटॉनानां निरोधः

क्वांटम प्रौद्योगिकी

पूर्णतया एकीकृत-क्वाण्टम्-प्रोसेसर-विकासः यत् स्केल-रूपेण उत्पादयितुं शक्यते, क्वाण्टम्-सङ्गणक-निर्माणे कण्टकतम-बाधासु अन्यतमम् अस्ति । आयन-क्यूबिट्-जालस्य बन्धनं सामान्यतया व्यक्तिगत-लेजर-किरणैः नियन्त्रितं भवति, यत्र सटीक-संरेखणस्य आवश्यकता भवति, परन्तु यदा क्यूबिट्-सङ्ख्या वर्धते तदा एषः उपायः अव्यावहारिकः भवति

दशशः वा कोटिः वा क्यूबिट्-सक्षमीकरणं कृत्वा भविष्ये क्वाण्टम्-यन्त्राणि क्वाण्टम्-सङ्गणकानां जटिलतां न्यूनीकर्तुं प्रयतन्ते, एवं च मापनीयतां वर्धयिष्यन्ति आयनजाल-क्वाण्टम्-सङ्गणकेषु कूलम्ब-अन्तर्क्रियाणां माध्यमेन एकपरमाणुनाम् क्यूबिट्-रूपेण उपयोगः भवति, ये आयनीकरणानन्तरं सकारात्मक-आभारयुक्ताः भवन्ति । विद्युत्चुम्बकीयक्षेत्राणि एतेषां परमाणुनां जालप्रतिमानरूपेण व्यवस्थापयन्ति, यदा तु लेसराः क्वाण्टम्द्वाराणि निर्मान्ति ये इलेक्ट्रॉनस्य अवस्थां परिवर्तयन्ति ।

एतेषां क्यूबिट्-समूहानां चिप्-स्तरीय-नियन्त्रणं समावेशयितुं सर्वाधिकं कठिनता अस्ति । यद्यपि ते पारम्परिकसाधनाः सन्ति तथापि लेसराः दोषं जनयितुं शक्नुवन्ति, तेषां संयोजनं च कठिनम् ।

आवृत्ति-उलझित-फोटॉन-युग्मैः सह लेजर-इत्यनेन सह एकीकृत-फोटॉन-क्वाण्टम्-प्रकाश-स्रोतः

प्ररचन

अस्य डिजाइनस्य क्वाण्टम् फोटोनिक्स् इत्यस्मिन् बहवः महत्त्वपूर्णाः समस्याः समाधानं भवति । प्रकाशस्रोतः सिलिकॉन नाइट्राइड् (si3n4) आधारितप्रतिक्रियापरिपथेन सह संकरः एकीकृतः iii-v परावर्तक अर्धचालक प्रकाशीयप्रवर्धकः (rsoa) अस्ति फ्रौन्होफर एच् एच आई इत्यनेन निर्मितः ७०० मीटर् दीर्घः क्वाण्टम् वेल एम्पलीफायरः प्रायः १५५० एनएम लाभं जनयति । iii-v तरङ्गमार्गदर्शकस्य si3n4 तरङ्गमार्गस्य च मध्ये चिपकणबन्धनस्य उपयोगेन प्रकाशीयप्रणाल्याः सम्यक् संरेखणः भवति । उत्तमप्रदर्शनार्थं प्रवणपक्षः, प्रतिबिम्बविरोधी लेपनं च पृष्ठप्रतिबिम्बं न्यूनीकरोति ।

तरङ्गमार्गदर्शकप्रतिक्रियापरिपथस्य एकीकरणेन आन्तरिकलेजररेखाविस्तारः न्यूनीकरोति तथा च कोलाहलः समाप्तः भवति, तस्मात् उलझितफोटॉनानां स्थिरतायां गुणवत्तायां च सुधारः भवति अपि च, si3n4 इत्यस्य न्यूनहानिः, सशक्तः अरैखिक अपवर्तनसूचकाङ्कः च उच्चशक्तिसञ्चालनं कुशलं फोटॉनजननं च सुलभं करोति । क्वाण्टम-अनुप्रयोगानाम् इष्टतम-प्रदर्शनं सुनिश्चित्य, संकेत-सञ्चारं, फोटॉन्-युग्म-जननं च सुदृढं कर्तुं माइक्रोरिंग-अनुनादकः (mrr) अपि अन्तर्भवति

si3n4 प्रतिक्रियापरिपथस्य बहुविधसूक्ष्मरङ्गगुञ्जकाः (mrrs) सन्ति येषां डिजाइनं वर्नियरप्रभावस्य आधारेण भवति । एमआरआर सटीकरूपेण परिमाणं भवति यत् कुशलं छाननं सुनिश्चितं भवति तथा च एक-मोड-लेजर-सञ्चालनं हानिं न्यूनीकर्तुं न्यून-मोड़-त्रिज्याम् अपि निर्वाहयितुं चयनं भवति; तापीय-ट्यूनिङ्ग-कृते परिपथे प्रतिरोधक-तापकः अपि समाविष्टः अस्ति अतः प्रतिक्रिया-तन्त्रस्य सटीकं नियन्त्रणं कर्तुं शक्यते ।

अत्यन्तं परावर्तनशीलाः लेपनाः तथा सग्नाक् पाशाः, संतुलितप्रतिक्रियायै मच-जेहण्डर् इन्टरफेरोमीटर् (mzi) इत्यनेन सह मिलित्वा लेजरगुहायाः दर्पणं निर्मान्ति लाभचिपस्य, प्रतिक्रियाचिपस्य, तन्तुस्य च मध्ये हानिः न्यूनीकर्तुं मोडमेलनं अनुकूलितं भवति, येन ध्रुवीकरणस्य निर्वाहकन्तुना सह सम्बद्धस्य निष्कर्षणबन्दरस्य माध्यमेन इष्टतमदक्षता सुनिश्चिता भवति वर्नियर-छननेन उच्च-पार्श्व-मोड-दमन-अनुपातः (smsr) प्राप्तः भवति तथा च प्रवर्धित-स्वतःस्फूर्त-उत्सर्जनस्य (ase) शोरस्य महत्त्वपूर्णं न्यूनीकरणं भवति, येन संकर-क्वाण्टम-स्रोतानां शोर-दमन-क्षमता वर्धते

अस्य डिजाइनस्य एकं विशिष्टं विशेषता अस्ति संकेतस्य निष्क्रियस्य च फोटॉनयुग्मस्य विभेदकनिष्कासनदक्षता, यत् एमआरआर-मध्ये स्वतःस्फूर्तचतुर्तरङ्गमिश्रणेन (sfwm) उत्पद्यते डिजाइनः अ-शास्त्रीय-फोटॉन-युग्मानां प्रायः १००% निष्कर्षणस्य गारण्टीं ददाति, तथा च आउटपुट्-स्थाने पम्प-फोटॉनस्य उपस्थितिं न्यूनीकरोति, तस्मात् क्वाण्टम्-अनुप्रयोगानाम् समग्र-संकेत-गुणवत्तायां सुधारः भवति

माइक्रोरिंग डिजाइन तथा क्यू-फैक्टर ट्यूनिङ्ग् च प्रणालीप्रदर्शनाय महत्त्वपूर्णं भवति यतोहि ते सुसंगततायाः दीर्घतां, फोटॉनयुग्मजननदरं, प्रणालीस्थिरतां च संतुलयन्ति । इयं प्रणाली क्वाण्टमसञ्चारस्य तथा कम्प्यूटिंग-अनुप्रयोगानाम् कृते परिपूर्णा अस्ति यतोहि युग्मन-गुणकस्य ताप-प्रभावस्य च सावधानीपूर्वकं ट्यूनिङ्ग-करणेन उच्च-सुसंगतता-समयः न्यूनतम-हानिः च भवति

एषः पूर्णतया एकीकृतः दृष्टिकोणः उलझितानां फोटॉनानां लघुपुनरुत्पादनीयं आपूर्तिं सक्षमं करोति यस्य उपयोगः व्यावहारिकप्रयोजनार्थं कर्तुं शक्यते, येन स्केल-करणीय-क्वाण्टम-प्रौद्योगिकीनां प्रति महत्त्वपूर्णं कदमम् चिह्नितं भवति अग्रिम-पीढीयाः क्वाण्टम्-सञ्चारस्य गणना-प्रणालीनां च प्रबल-प्रतियोगीरूपेण फोटॉन-युग्म-जनन-दरः, दुर्घटना-अनुपातः (car) च अन्यैः मञ्चैः सह तुलनीयः अस्ति

एषा आविष्कारः क्वाण्टम-फोटोनिक-प्रणालीनां पारम्परिक-सीमानां अतिक्रमणं करोति, अधिकसुलभ-शक्तिशालिनः च क्वाण्टम्-यन्त्राणां मार्गं उद्घाटयति, अतः क्वाण्टम्-सूचना-प्रक्रिया-विज्ञानस्य विकासं प्रवर्धयति

*अस्वीकरणम् : अयं लेखः मूललेखकेन निर्मितः । लेखस्य विषयवस्तु तस्य व्यक्तिगतं मतम् अस्ति अस्माकं पुनर्मुद्रणं केवलं साझाकरणाय चर्चायाः च कृते अस्ति यदि भवतः किमपि आक्षेपः अस्ति तर्हि कृपया पृष्ठभागस्य सम्पर्कं कुर्वन्तु।