在科技高度發(fā)展的今天，電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來越快，LED燈的技術也在不斷發(fā)展，為我們的城市裝飾得五顏六色。量子計算被廣泛認為是下一代全球計算的革新技術。谷歌、英特爾和IBM等巨頭公司目前在該領域已投資百萬，這將促進更快、更有效的處理實現(xiàn)，以迎合未來計算、高速網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)加密及其他應用，例如國防、安全、傳感等。
日前，愛爾蘭廷德爾國家研究所(Tyndall National Institute)的研究人員采用可擴展且兼容于代工廠的微影技術工藝，設計出金字塔形的量子點發(fā)光二極管(LED)，可望為量子運算產(chǎn)生作用與狀態(tài)相關聯(lián)的糾纏光子。項目負責人Emanuele Pelucchi博士表示，這項研究未來將可能用于量子計算的研究，以加速量子技術的應用。
廷德爾研究院使用了納米技術給金字塔狀的量子點陣列上電以使其產(chǎn)生糾纏光子。利用錐狀結構固有的納米特性，特別是對于設計的、自組裝垂直量子線，能夠有選擇地對量子點進行電流注入。文章報道的結果是實現(xiàn)量子光子集成電路設計的重要一步，為數(shù)以千計甚至更多同步運行的量子信息處理任務奠定基礎。
研究人員借由回蝕原始基底，使其恢復至頂端向上的金字塔結構，從而較內(nèi)部打造的嵌入式組件提高幾個數(shù)量級的光線擷取。接著設計頂部與底部觸點，以便選擇性地在金字塔結構中央的單個QD中注入電流，關鍵在于利用自校準技巧，從而讓組件易于實現(xiàn)大規(guī)模制造。透過接觸所有的μLED，研究人員得以為大約1,300μLED進行大量分析，但也計劃分別控制μLED以實現(xiàn)更佳性能選擇性，以及補償工藝的不均勻性。
理想上，針對量子信息處理，研究人員希望使用μLED，作為糾纏光子完全不可區(qū)別的來源。光子擷取效率也相當?shù)停蠹s是1%左右，因此，研究人員期望透過使用不同的技巧(如內(nèi)建材料的應力與電場)加以改善。廷德爾的研究人員已經(jīng)研究出能夠產(chǎn)生糾纏光子的量子點發(fā)光二極管的相關方案，理論上可用于量子計算中的信息編碼。Pelucchi解釋，這不是LED產(chǎn)生糾纏光子的唯一方案，但是就像在《自然光子學》文章中所描述的，該方法和材料對于量子技術的未來具有重要影響。
傳統(tǒng)數(shù)字計算依賴于二進制開關，而量子計算利用事件的量子態(tài)——比如糾纏光子或原子的多重狀態(tài)——實現(xiàn)信息編碼。理論上，這能夠促進更快更強大的計算機處理，但目前的相關技術難以支撐大規(guī)模開發(fā)。創(chuàng)新之處在于設計了一個可伸縮的電動量子點陣列，其采用了易于獲得的材料和傳統(tǒng)的半導體制造技術。
該方法能夠?qū)崿F(xiàn)糾纏光子源位置的直接獲取。該方法的關鍵技術在于量子點的位置控制和大規(guī)模制造技術，它們的發(fā)展將促進支撐量子計算技術更廣泛使用?，F(xiàn)在的LED燈或許會有一些問題，但是我們相信隨著科學技術的快速發(fā)展，在我們科研人員的努力下，這些問題終將唄解決，未來的LED一定是高效率，高質(zhì)量的。
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