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金字塔形量子点LED技术

时间:2019-11-21 来源:中电网 关键字:智能照明   LED   传感器   

在科技高度发展的今天,电子产品的更新换代越来越快,LED灯的技术也在不断发展,为我们的城市装饰得五颜六色。量子计算被广泛认为是下一代全球计算的革新技术。谷歌、英特尔和IBM等巨头公司目前在该领域已投资百万,这将促进更快、更有效的处理实现,以迎合未来计算、高速网络、数据加密及其他应用,例如国防、安全、传感等。

日前,爱尔兰廷德尔国家研究所(Tyndall National Institute)的研究人员采用可扩展且兼容于代工厂的微影技术工艺,设计出金字塔形的量子点发光二极管(LED),可望为量子运算产生作用与状态相关联的纠缠光子。项目负责人Emanuele Pelucchi博士表示,这项研究未来将可能用于量子计算的研究,以加速量子技术的应用。

廷德尔研究院使用了纳米技术给金字塔状的量子点阵列上电以使其产生纠缠光子。利用锥状结构固有的纳米特性,特别是对于设计的、自组装垂直量子线,能够有选择地对量子点进行电流注入。文章报道的结果是实现量子光子集成电路设计的重要一步,为数以千计甚至更多同步运行的量子信息处理任务奠定基础。

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研究人员借由回蚀原始基底,使其恢复至顶端向上的金字塔结构,从而较内部打造的嵌入式组件提高几个数量级的光线撷取。接着设计顶部与底部触点,以便选择性地在金字塔结构中央的单个QD中注入电流,关键在于利用自校准技巧,从而让组件易于实现大规模制造。透过接触所有的μLED,研究人员得以为大约1,300μLED进行大量分析,但也计划分别控制μLED以实现更佳性能选择性,以及补偿工艺的不均匀性。

理想上,针对量子信息处理,研究人员希望使用μLED,作为纠缠光子完全不可区别的来源。光子撷取效率也相当低,大约是1%左右,因此,研究人员期望透过使用不同的技巧(如内建材料的应力与电场)加以改善。廷德尔的研究人员已经研究出能够产生纠缠光子的量子点发光二极管的相关方案,理论上可用于量子计算中的信息编码。Pelucchi解释,这不是LED产生纠缠光子的唯一方案,但是就像在《自然光子学》文章中所描述的,该方法和材料对于量子技术的未来具有重要影响。

传统数字计算依赖于二进制开关,而量子计算利用事件的量子态——比如纠缠光子或原子的多重状态——实现信息编码。理论上,这能够促进更快更强大的计算机处理,但目前的相关技术难以支撑大规模开发。创新之处在于设计了一个可伸缩的电动量子点阵列,其采用了易于获得的材料和传统的半导体制造技术。

该方法能够实现纠缠光子源位置的直接获取。该方法的关键技术在于量子点的位置控制和大规模制造技术,它们的发展将促进支撑量子计算技术更广泛使用。现在的LED灯或许会有一些问题,但是我们相信随着科学技术的快速发展,在我们科研人员的努力下,这些问题终将呗解决,未来的LED一定是高效率,高质量的。

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