Квантовые микрочипы способны решать ряд задач намного быстрее обычных, электронных, но компоненты этих интегральных схем создавать не легко. Китайские ученые спроектировали один из таких компонентов — квантовый источник света — из нитрида галлия, хорошо известного материала, который используется для изготовления синих светодиодов. Их разработка приближает мир к созданию квантового чипа с обычным полупроводником в качестве источника света.

Специалисты из Университета электроники и технологии Китая, Университета Цинхуа и Шанхайского института микросистем и информационных технологий разработали устройство с «поразительным потенциалом» — источник света, испускающий пары спутанных фотонов, которые можно использовать для переноса информации. По сравнению с существующими источниками света на основе таких материалов, как нитрид кремния и фосфид индия, новое устройство имеет намного более широкий диапазон длин волн и может стать важным компонентом квантовых схем, пишет SCMP.

«Мы показали, что нитрид галлия — хороший квантовый материал для фотонной квантовой информации, в которой критически важное значение имеет генерация квантового света, — сказал Чжоу Цян, руководитель научной группы. — Платформа из нитрида галлия предлагает широкие перспективы для передовых фотонных квантовых чипов в ближайшем будущем».

Сначала ученые вырастили тонкую пленку нитрида галлия на сапфировом слое, затем протравили кольцо диаметром 120 мкм. Направив на пленку инфракрасный лазер, исследователи поймали в эту ловушку несколько фотонов, заставили их двигаться по кольцу и, в итоге, заставили их резонировать.

Благодаря феномену спонтанного четырехволнового смешения некоторые пары резонирующих частиц породили новую пару фотонов с запутанными квантовыми состояниями. Степень возникшей запутанности в кольце нитрида галлия оказалась сравнимой с показателями других квантовых источников света. Выходная длина волны тоже увеличилась с 25,6 нм до 100 нм.

Помимо квантового источника света нитрид галлия может стать многообещающим материалом для производства других компонентов квантовых схем, например, для накачки лазеров и детектирования фотонов.