量子芯片

对于量子计算电路，光学芯片的单光子探测器是一个重要的部件

一队研究人员已在硅光芯片上安装了足够多的光探测器阵列来检测独立的光子。这种阵列是使用光子进行量子计算器件的关键部件。

单光子检测器是具有一种众所周知的属性：利用标准建造技术使得100传感器沉积在芯片上，但是仅有少数是能正常工作的。如今在自然通讯（Nature Communications）上发表了一篇文章，在麻省理工学院（MIT）和其他地方的研究员描述了一个分别制造和测试传感器的方法，然后利用标准制造工艺来测试一个光学芯片。

除了产生更加密集和更大的矩阵外，该方法也增加了检测器的灵敏度。在实验过程中，研究人员发现他们的检测器的灵敏度比以往的精确一百倍。

Faraz Najafi，一位在MIT在读的电气工程及计算科学硕士同样也是该篇期刊论文的第一作者，说：“通过最佳的成型工艺，可以让检测器和光子芯片这两部分以较好形式结合在一起，这样的性能发挥较大。”

考虑让尺寸变得更小根据量子力学原理，微小的物理粒子能同时保持相互排斥的状态。从这样一个计算单元，（该单元称为量子比特或者量子位），能同时是一或者零。如果同时有多个量子位“纠缠”，意味着他们的量子态是相互依存的，因此，在单一的量子计算上，从某种意义上来说，就像计算机的并行计算。

大多数研究表明，量子纠缠是难以维持的，但是对于光子来说，这是恰恰相反的，它比较容易。因此，光学系统有一较为前沿的料子计算方法。但是，据说以激光捕获离子或者嵌入钻石的氮原子的量子计算器使用量子纠缠来求解周围量子的信息是较为有效的。

Dirk Englund，在MIT的电气工程及计算科学的Jamieson职业发展副教授同时也是该文通讯作者如是说，“因为最终人们想制造出有数十或者上百的光子量子位的光学处理器，如果利用传统的光学元件，这会是十分困难的事情。但是，如果在一个大的光子平台上来实现这个，这显然是不明智的，也是不可能的，因为表面的随机运动将会导致光学噪声。因此，人们就努力想办法将微型光学电路开发成光子集成电路。”

该项目是Englund集团和量子纳米结构和纳米成型集团之间的合作项目，是由Karl Berggren领衔的。他是电气工程及计算科学的副教授，也是Najafi的成员之一。MIT的研究员也包括了IBM和NASA的喷气推进实验的的研究人员。

再定位

研究者在研究过程中采用传统制造工艺制造光学硅芯片。在单一硅芯片中，他们生成单一膜状的氮化硅，上面沉积着一层用于光学检测的超导氮化铌。在检测器的两端，是金电极。

然后，在氮化硅膜的另一端，负载着一种硅，液滴状的聚二甲基硅氧烷。然后，安装一个钨探针，用来测量实验芯片的电压。

Englund说，“这就像橡皮泥！你把它放下来，它就铺展开来呈高表面接触状，当你很快拿起来的时候，它又保持高表面状。然后又可以恢复到原来的样子。就像你用手指拿着一枚硬币。你在上面施加一个力然后快速拿起来，不久之后，它就掉下来了。”

利用钨探针，研究人员玻璃基板上的薄膜，并且把它负载在光学芯片上。

以往的排列，检测器只有0.2%的有效单光子。检测器表面上沉积的最大也有只2%。但是在该研究中，其达到了20%。虽然离实际量子电路的90%及以上相距甚远，但是它正朝着正确的方向迈出了一大步。

Robert Hadfield，一位没有参与研究的Glasgow大学的光子学教授，是这样评价的：“这是一项杰出的技术工作，因为这为需要上百个探测器的电路放大提供了可能。”