Quantum Technologies的关键组件与新界面相结合

各种设计形成光子晶体，其将光浓缩在腔内。

量子效应在纳米结构世界中真正发现，并允许各种各样的新技术应用。例如，量子计算机可以在未来解决问题中，传统计算机需要大量的时间来处理。在世界各地，研究人员在量子技术的近距离组件上从事密集的工作 - 这些包括处理使用单个光子而不是电力的信息的电路，以及产生这种近距离光的光源。耦合这两个组件在芯片上产生集成量子光学电路呈现特定的挑战。

Münster大学的研究人员现在开发了一个界面，耦合着用纳米光电网络的单个光子的光源。该界面包括所谓的光子晶体，即纳米结构介电材料，当光通过时，可以增强某个波长范围。这种光子晶体用于许多研究领域，但先前没有针对这种类型的界面进行优化。研究人员特别注意以一种方式实现这种壮举，允许通过使用建立的纳米制作方法直接复制光子晶体。

“我们的工作表明，它不仅在高度专业化的实验室和独特的实验中，可以制作复杂的量子技术，”Münster大学助理教授Carsten Schuck（MünsterUniversity）和Doris Reiter博士一起前往Doris Reiter，同样一位助理教授，他在固态理论领域工作。结果可以有助于使量子技术可扩展。该研究于2019年10月1日发表在“高级量子技术期刊”。

背景和方法：

作为单一的光子遵守量子物理学的定律，研究人员对所涉及的光源的量子发射器讨论。对于他们的研究，研究人员认为嵌入纳米金刚胺的量子发射器，并在通过电磁场刺激它们时发射光子。为了产生所需的接口，研究人员的目的是开发对量子发射器的波长定制的光学结构。

光子晶体中的空腔或孔非常适合于在微小的体积中捕获光，并使其与诸如，在这种情况下的物质相互作用，在这种情况下，纳米金刚石。Doris Reiter的初级研究小组的物理学博士学生Jan Olthaus，开发了理论概念和特殊的计算机辅助模拟技术，以计算这些光子晶体的设计。

理论上开发的设计是由由Carsten Schuck在纳米技术中心和Münster大学的软纳米科学中心领导的初级研究小组的物理学家生产的设计。博士生菲利普施林纳从氮化硅薄膜制造了晶体。为此目的，他在Münsternafabrication设施的设备上使用了现代电子束光刻和特殊蚀刻方法，并成功地在二氧化硅的基础材料上生产高质量的晶体。

在构造晶体中，研究人员不仅改变了腔的尺寸和布置，而且还改变了所放置空腔的波导的宽度。测量结果表明，表现出孔尺寸特殊变化的光子晶体最适合接口。

“我们的合作 - 理论和实验物理学家 - 是物理研究的理想选择，”Doris Reiter说。“这种合作并不总是容易的，因为我们的各自的工作方法往往是非常不同的 - 这就是为什么我们在我们的两个初级研究群体的情况下它变得如此高兴。”“我们的工作是什么特别的，”Carsten Schuck增加了“，”我们的设计不需要任何额外的处理步骤，因为它们与集成光子电路的已建立的薄膜技术兼容。“在复杂量子技术的发展中，这不能被视为，因为虽然研究人员经常成功地生产一个重要的高质量成分作为一次性，但它们无法再次生产同一组件的多个副本。

研究人员的下一步涉及尝试将嵌入在纳米金刚胺的量子发射器定位在光子晶体上的某些斑点 - 目的是将研究结果付诸实践。为此，由Carsten Schuck领导的团队已经开发了一种特殊的纳米制作技术，例如，能够以小于50纳米的精度将钻石放置100纳米。Doris Reiter带领的理论物理学家团队希望将研究扩展到其他材料系统和更复杂的光子晶体几何形状，例如，使用椭圆形孔而不是圆形孔。

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该研究获得了文化部和北威斯特法伦州的科学部的资金。

参考：Jan Olthaus，Philip P.Schrinner，Doris E. Reiter和Carsten Schuck，Doris E. Reiter和Carsten Schuck，Doris E. Reiter和Carsten Schuck，Advanced Superum Technologies.Doi：
10.1002 / qute.201900084