芯片光子学：引颈量子改革昔日

桑迪亚国度执行室和亚利桑那州立大学正接力于将光学系统集成到芯片大小的微型安装中，以推动量子本领的发展。

这项合作诳骗先进的光子学进行量子计较与安全通讯的估量，得到了量子配合组织资助的新容貌的赈济。

协同改革：量子本领的逾越

算作两家最初的估量机构，桑迪亚国度执行室与亚利桑那州立大学联袂合作，有想象是将庞杂的光学系统缩减至便于集成的微系统内。这一用功不仅大约耕种性能，还有助于收场更广阔的应用，从高档计较到安全通讯等限制皆将受益良多。

尼尔斯·奥特斯特罗姆（Nils Otterstrom），一位专注于集成光子学的物理学家，在桑迪亚指示着这项使光学系统微型化的责任。他在耶鲁大学取得了应用物理学博士学位，并算作哈里·S·杜鲁门奖学金取得者加入了桑迪亚团队。“咱们所作念的是在微不雅层面从头界说宏不雅程序下的光学系统。”他说。MESA笼统体领有世界级的制造才略和高度定制化的管事，使得桑迪亚大约在最前沿科学和本领方面进展独到作用。

量子网罗转型之路

奥特斯特罗姆博士与乔·卢肯斯密切合作，后者是亚利桑那州立大学量子网罗容貌的负责东谈主之一。卢肯斯素质擅长使用光的频率来传输量子信息。最近，他们通过由量子配合组织赈济的一项新的合作公约顾惜深信了合作关系。量子配合旨在促进学术机构及国度执行室之间的相通与合作，加快量子信息本领的发展。

“咱们需要意识到昔日属于量子期间。”卢肯斯示意，“单靠一个东谈主或一个机构是无法完成任务的；这条款咱们酿成一个志同谈合者的社区，共同接力于竖立量子信息本领。”亚利桑那州政府提供了资金赈济，而该容貌则由亚利桑那州立大学负责处分。

从大型拓荒到集成芯片的滚动

在此之前，卢肯斯主要估量基于光纤系统的量子信息处理本领。他指出：“在频率身手中，你的量子比特便是一个不错同期具备两种不同波长或者神采的光子。”这种编码形态特别适宜于量子通讯，因为它不错在长距离传输经过中保捏精良景况。然则，传统上这项责任依赖于买卖级光波组件完成。

“咱们现时使用的系统体积庞杂、资本腾贵且占用空间大。”卢肯斯补充谈，“我合计我还是用尽了桌面拓荒所能提供的极限。”因此，桑迪亚提供的集成光子学资源显得尤为遑急。MESA笼统体被合计是世界上最天的确代工场之一，在这里不错制造出体积工整但功能遒劲的光子集成电路。

桑迪亚国度安全光子学中心提供了一系列先进的组件和本领平台，在集成光子学限制领有超越50项专利。

量子光子学的冲突进展

空间分束器是量子光子学中的一个关键组成部分，它大约招揽单个光子并将其划分成两束光辉。“关于频率编码而言，咱们需要开发一种非凡类型的分束器。”奥特斯特罗姆阐述说，他们与耶鲁大学的彼得·拉基奇素质团队合作开发出了高效新式相位调制器。该安装继承了悬浮硅波导结构，结合共集成氮化铝机电换能器产生千兆赫兹声波，从而酿成了高度天的确光机械架构。

昔日瞻望偏激应用

卢肯斯的有想象是将他的估量从见解考证阶段转向骨子应用部署。“为了收场这少许，咱们需要比现存商用产物更低损耗的决议。”他说，“淌若能在芯片级别收场这些功能的话，那么咱们将领有一种愈加实用且资本效益高的量子网罗构建身手。”现时，奥特斯特罗姆正在匡助卢肯斯获取必要的显微镜和其他执行器材，以便在桑迪亚执行室测试其新开发的光子集成电路。

里程碑式建立：EPIQ挑战赛获奖

这种跨机构间的得胜合作还是初见顺利。桑迪亚执行室定向估量容貌取得了1700万好意思元的资金奖励，用于股东基于频率的量子光子学估量责任。这笔资金开头于名为纠错光子集成量子比特(EPIQ)的大挑战容貌。淌若莫得桑迪亚大学与亚利桑那州立大学之间的精良配合，可能就不会有今天的EPIQ挑战赛。该容貌首席估量员保罗·戴维斯强调说：“恰是尼尔斯与乔之间建立起来的关联开启了对频率编码光子量子比特探索之旅。他们的专科学问组成了EPIQ挑战的中枢价值。”

赈济好意思国科技改革

除了参与上述容貌外，桑迪亚公司照旧西南先进原型中心的遑急成员之一，为MESA笼统体提供了遒劲的微电子原型分娩才略。SWAP中心同样由亚利桑那州立大学指示，是天下八个微电子分享中心之一。《芯片与科学法案》通过国会立法拨款赈济此类各人容貌，旨在增强好意思国半导体行业的竞争力并减少对外依赖。