桑迪亚国度实验室和亚利桑那州立大学正在通过将光学系统袖珍化成芯片大小的集成微系统来增强量子技巧。

这一合作旨在期骗先进的光子学进行量子筹算和安全通讯，由量子合作组织资助的一项新规划强调了这小数。

协同量子革命

桑迪亚国度实验室和亚利桑那州立大学这两家逾越的沟通机构正在合作鼓舞量子技巧，将大型光学系统收缩为紧凑的集成微系统。

尼尔斯·奥特斯特罗姆（Nils Otterstrom）是桑迪亚大学专门沟通集成光子学的物理学家，他正在指示将这些光学系统袖珍化的责任。这一冲破有望增强性能和可伸缩性，应用范围从高档筹算到安全通讯。

“集成光子学将宏不雅圭臬的光学系统变为微不雅圭臬，”奥特斯特罗姆说，他在耶鲁大学赢得应用物理学博士学位，并算作哈里·s·杜鲁门奖学金赢得者加入桑迪亚大学。“咱们在集成光子学鸿沟所作念的是开发新式开荒，探索开荒物理，以提供咱们进行基础沟通所需的通盘功能，并创建下一代量子微系统。桑迪亚的微系统工程、科学和应用笼统体（MESA）领有世界一流的制造才气和高度的可定制性，这使咱们在影响最顶端的科学和技巧方面处于私有地位。”

量子采集的调整

奥特斯特罗姆一直在与亚利桑那州立大学量子采集高档主任乔·卢肯斯合作。卢肯斯是期骗光的频率为量子筹算和采集系统佩带量子信息的逾越各人。

这项责任最近通过由量子合作组织资助的一项新的合作沟通与开发契约持重细则。量子合作将学术和沟通机构（包括国度实验室）蚁合在一皆，以鼓舞量子信息和技巧沟通，以及栽培和劳能源发展。

“量子合作的灵感来自于对将来是量子的意志。若是咱们要取得告捷，它不可由单个造访员或以致单个机构完成；这是不可能的，”卢肯斯说。“合作是一个由志同谈合的东谈主构成的故意采集，他们对诞生量子信息技巧感兴致，这是咱们议论和合作的一种姿色。”

亚利桑那州资助量子合作姿色，亚利桑那州立大学惩办该姿色。

从庞大系统到集成芯片的调整

在与桑迪亚达成契约之前，卢肯斯专注于光纤系统，用于他在频率bin量子信息处理方面的责任。他证传说，量子比特存在于多样平台中，包括光子学。

“在频率法子中，你的量子比特是一个不错同期领有两种不同波长或激情的光的光子，”卢肯斯说。“0对应一种激情，1对应另一种激情。这种编码对量子通讯是成心的。它在光纤中传输淡雅。”

这项责任昔时是用光学台上的买卖光波组件完成的。

“咱们正在使用庞大的系统。它们有很高的光子损耗，它们尽头腾贵，况且占用许多空间，”卢肯斯说。“我以为我一经用频率bin编码的桌面开荒作念了我能作念的一切。”

这即是桑迪亚的集成光子学资源阐扬作用的方位。

“桑迪亚领有世界上最生动的代工场之一，不仅在微电子鸿沟，而且在光电子鸿沟，”卢肯斯说，他指的是MESA笼统体。“桑迪亚不错制造袖珍光子集成电路，不错杀青与大普通米大小的光学桌疏导的功能。”

桑迪亚国度安全光子学中心提供多样千般的组件和平台技巧，在集成光子学方面领有50多项专利。

量子光子学进展

空间分束器是量子光子学的基本构成部分，它经受光子并将其向两个标的分手。

“在这种频率编码圭表中，咱们需要创造独特类型的分束器，而不是将一种激情的光分红两种激情，”奥特斯特罗姆说。“咱们在桑迪亚与耶鲁大学彼得·拉基奇教授的团队合作开发的是这些尽头高效的新式相位调制器。”

该安装基于悬浮硅波导，传输光和千兆赫声波，由共集成的氮化铝机电换能器产生。

“效用是高度生动的光机械结构，声光将光子分红多个频率。这使得你不错在更高维度的空间中进行量子信息处理。”“你不错把它思象成光的激情试验上不错佩带量子信息。”

将来瞻望与应用

卢肯斯说，他的规划是将责任从旨趣考据实验升沉到量子采集的部署。

“为了作念到这小数，咱们需要比目下商用开荒更低损耗的系统，而且咱们需要稍稍低廉小数的系统，”卢肯斯说。“若是咱们能在芯片上杀青这些功能，目下咱们正在挑剔一种更实用、更合理的姿色来杀青量子采集。”

奥特斯特罗姆一直在指挥卢肯斯获取显微镜和光学支架等组件，以便在桑迪亚大学实验室的测试台上使用桑迪亚制造的光子集成电路。

量子合作的里程碑

这种合作正在取得奏效。桑迪亚实验室定向沟通姿色一经赢得了1700万好意思元的奖金，用于鼓舞该团队在基于频率的量子光子学方面的责任。这笔资金来自一个名为纠错光子集成量子比特（EPIQ）的大挑战姿色。

“若是莫得桑迪亚大学和亚利桑那州立大学之间的合作，咱们可能就不会有目下的EPIQ大挑战，”该姿色的首席沟通员保罗·戴维斯（Paul david）说。“尼尔斯与乔·卢肯斯的议论开启了咱们对频率编码光子量子比特的第一次探索。他在这一鸿沟的周全指示以及乔·卢肯斯之前的责任和专科学问是EPIQ大挑战的中枢。”

奥特斯特罗姆说，这笔资金将使与亚利桑那州立大学早期合作中探索的开荒物理学的大限制实行和集成成为可能，以创造一个灵验的不错纠错的光子量子位。

维持量子科技发展

除了参与量子合作以外，桑迪亚公司还算作西南先进原型中心的中枢合作伙伴，提供MESA笼统体的微电子原型才气。SWAP中心也由亚利桑那州立大学指示，是寰宇八个微电子分享中心之一。微电子大众姿色是由国会颁布的《芯片与科学法案》资助的，该法案旨在运转好意思国半导体行业的竞争力，减少对番邦供应商的依赖。

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