粒子因其量子性質(zhì)而表現(xiàn)出一系列有益的特性。磁性和光偏振是物質(zhì)和電磁能量子性質(zhì)的巨觀尺度表現(xiàn)的兩個(gè)例子。顯然，光子具有有益的量子特性。事實(shí)上，光子廣泛用于量子計(jì)算。光子可以構(gòu)成某些類型的量子位元甚至其他量子位元的基礎(chǔ)，量子位元使得輸入和輸出計(jì)算機(jī)及其元件之間的絕熱(非發(fā)熱)信息互連成為可能。此外，在捕獲離子計(jì)算等實(shí)現(xiàn)中，利用光子來(lái)固定和冷卻量子位元。

　　憑借在多種光子學(xué)應(yīng)用中業(yè)已驗(yàn)證的技術(shù)以及未來(lái)更多的技術(shù)，PI為量子光子學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展提供支持，從而促進(jìn)從研發(fā)到量產(chǎn)的轉(zhuǎn)變。

了解氮晶格空位中心缺陷(NV)

　　金剛石晶體中原子級(jí)點(diǎn)缺陷的光子發(fā)射尤其值得關(guān)注。例如，當(dāng)碳位點(diǎn)含有氮元素(氮晶格空位中心缺陷)然后用激勵(lì)激光照射時(shí)，這些缺陷會(huì)產(chǎn)生完全隨機(jī)的光子流，而一個(gè)發(fā)射出的光子與下一個(gè)發(fā)射出的光子之間無(wú)任何沿襲或關(guān)系。對(duì)于量子研究工作來(lái)說(shuō)，這是一種有價(jià)值的特性。也可以通過(guò)其他方式操縱NV中心，從而以有益的方式改變其特性。

　　普渡大學(xué)伯克納米技術(shù)中心和伊利諾伊大學(xué)的研究人員正在利用PI P-561納米定位平臺(tái)和E-712控制器以及PI的內(nèi)置FMPA算法來(lái)定位和表征NV中心的單光子發(fā)射。藍(lán)色框表示數(shù)十微米的大范圍精細(xì)區(qū)域掃描。光元件是單獨(dú)的原子級(jí)發(fā)射器。使用Python、MATLAB等編寫(xiě)腳本時(shí)，可以交互或自動(dòng)操作工作站。是的 - 這些就是您在上圖中看到的單個(gè)原子。

　　為了定位和表征這些原子級(jí)單光子發(fā)射器，普渡大學(xué)和目前的伊利諾伊大學(xué)的研究人員在PI的參與下設(shè)計(jì)了一個(gè)巧妙的工作站。該工作站以倒置顯微鏡為基礎(chǔ)，PI的P-561納米定位平臺(tái)用作鉆石樣本的載體。該平臺(tái)由PI的E-712控制器控制，控制器固件中集成了光子掃描和對(duì)準(zhǔn)功能。采用快速單頻區(qū)域掃描法對(duì)樣本進(jìn)行掃描，從而在外部光子計(jì)數(shù)器檢測(cè)發(fā)射器時(shí)最大限度地減少振動(dòng)。控制器的集成數(shù)據(jù)記錄器記錄來(lái)自光子計(jì)數(shù)器的信息(表示為代表每毫秒光子計(jì)數(shù)的電壓)并將其與每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的位置一起存儲(chǔ)在表格中。生成的精細(xì)定位圖顯示了NV中心的位置。單擊屏幕上感興趣的發(fā)射器，可以再次接近并進(jìn)一步分析。PI E-712控制器固件中的另一項(xiàng)功能在這里大顯身手：梯度搜索。這使得跟蹤要分析的發(fā)射器成為可能?？梢匝a(bǔ)償因干擾或溫度波動(dòng)等引起的位置變化。

       整個(gè)工作站可以通過(guò)幾乎任何語(yǔ)言(例如Python或MATLAB)編寫(xiě)的外部程序編寫(xiě)腳本?？梢苑磸?fù)“按下按鈕”并從工作站的響應(yīng)式圖形用戶界面讀取信息，從而非常輕松地實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化。他們已經(jīng)發(fā)表一組引人矚目的論文，其中包括迄今為止使用該技術(shù)開(kāi)發(fā)最亮單光子源的詳情。

　　有關(guān)更多信息，請(qǐng)參見(jiàn)：

　　https://opg.optica.org/optica/fulltext.cfm?uri=optica-7-5-463&id=431530&ibsearch=false

　　https://www.researchgate.net/publication/333207333_On-chip_microwave-spin-plasmon_interface_MSPI

　　https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/qute.202000067

　　晶圓探測(cè)

　　F-712.HA2高精度雙面光纖對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng) 圖為在FormFactor Inc.的CM300xi - 300毫米探測(cè)站中使用的F-712雙面對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)。圖片提供者：FormFactor Inc.

　　硅光子技術(shù)與量子技術(shù)的結(jié)合具有十分誘人的前景。這可能意味著已興建的半導(dǎo)體制造基礎(chǔ)設(shè)施可用于大批量制造具有量子技術(shù)元件的芯片。

       當(dāng)然，這取決于工廠設(shè)備的結(jié)構(gòu)是否精巧以及性能是否強(qiáng)大。從最初的原型芯片到最終生產(chǎn)，都需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試。事實(shí)上，兩個(gè)測(cè)試階段之間的間隔可能持續(xù)數(shù)年之久。不過(guò)，當(dāng)產(chǎn)品達(dá)到那個(gè)階段時(shí)，就意味著生產(chǎn)已經(jīng)為期不遠(yuǎn)啦!

       最重要的電氣和光子測(cè)試從晶圓級(jí)開(kāi)始。這在工程和開(kāi)發(fā)過(guò)程中無(wú)疑是很有用的，并且一旦設(shè)計(jì)推進(jìn)到量產(chǎn)階段，對(duì)于生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性來(lái)說(shuō)絕對(duì)是至關(guān)重要的。畢竟，封裝芯片的大部分成本均在其封裝工作中，因此允許繼續(xù)封裝有缺陷的芯片是一個(gè)代價(jià)高昂的錯(cuò)誤。

       盡管晶圓探測(cè)器很常見(jiàn)，但能夠進(jìn)行高通量光子測(cè)試的晶圓探測(cè)器是該領(lǐng)域少數(shù)合格制造商才能提供的出色產(chǎn)品。開(kāi)創(chuàng)性的光子晶圓探測(cè)器制造商FormFactor優(yōu)化了其用于測(cè)試量子計(jì)算芯片的快速光子探測(cè)器。

　　量子計(jì)算晶圓已經(jīng)在進(jìn)行晶圓級(jí)測(cè)試的消息令許多業(yè)界觀察家倍感意外。這意味著量產(chǎn)之路日益明朗……而且為期不遠(yuǎn)。

　　https://physicsworld.com/a/automated-alignment-a-game-changer-in-quantum-photonics/