科學家談論基於量子技術的集成光子電路發展路線

由帕德博恩大學物理學家克勞斯-約恩斯(Klaus
Jöns)教授領導的國際領先科學家團隊對集成光子技術的潛力、全球前景、背景和前沿領域進行了全面概述。這篇論文闡述了用於量子技術的集成光子電路路線圖,現已由著名的《自然評論物理學》雜誌發表。該評論概述了基礎技術,介紹了研究的現狀,並描述了未來可能的應用。

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“在過去的20年裡,光子量子技術已經達到了許多重要的里程碑。然而,當涉及到將結果從實驗室轉化為日常應用時,可擴展性仍然是一個主要挑戰。應用往往需要超過1000個光學元件,所有這些元件都必須單獨優化。不過,光子量子技術可以從經典光子集成的平行發展中受益,”Jöns解釋說,根據科學家們的說法,這些還需要進行更多的研究。

集成光子平台需要各種多種材料、組件設計和集成策略,帶來了多種挑戰,特別是信號損失,這在量子世界中是不容易補償的。在他們的論文中,作者指出,集成光子量子技術(IPQT)的複雜創新周期需要投資,解決具體的技術挑戰,發展必要的基礎設施和進一步構建成熟的生態系統。他們的結論是,對具有大量量子力學知識及其技術應用的科學家和工程師的需求越來越大。

集成量子光子學將經典的集成光子技術和設備用於量子應用,其中芯片級的集成對於擴大規模和將實驗室演示器轉化為現實生活中的技術至關重要。約恩斯解釋說。”科學家在集成量子光子學領域的努力是廣泛的,包括開發量子光子電路,它可以是單片式、混合式或異質式集成。在我們的論文中,我們討論了通過克服目前的路障,在未來哪些應用可能成為可能”。

科學家們還概述了研究進展,並討論了創新和市場潛力。其目的是通過不僅概述科學問題,而且概述與發展必要的製造基礎設施和供應鏈以將技術推向市場有關的挑戰,來刺激進一步的研究和研究資金。

根據科學家們的說法,當下迫切需要大量投資於教育,以培養下一代IPQT工程師。Jöns說:”無論哪種類型的技術將被用於商業量子設備,量子力學的基本原理是相同的。我們預測,對具有大量量子力學及其技術應用知識的科學家和工程師的需求會越來越大。投資於教育下一代將有助於推動科學和技術的發展。”

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https://www.nature.com/articles/s42254-021-00398-z

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