XiaoMi-AI文件搜索系统
World File Search System硅光
标题 多功能可编程硅光子芯片上的量子 Fredkin 和 Toffoli 门 作者 李远，万凌霄，张辉，朱慧辉，Yuzh
引言量子计算1是量子信息处理中的一大挑战，它能够成倍地提高计算速度，并解决许多经典计算无法有效解决的NP难题2,3。最近，利用超导量子比特4、线性光学5、原子6和NMR量子比特7等本征系统实现大规模通用量子计算引起了广泛关注。量子逻辑门作为量子电路的关键元件，对于量子计算至关重要。然而，有效实现更多量子比特的量子逻辑门仍然是一个重大挑战，因为在一个电路中将各种门链接在一起非常困难，例如，三量子比特Toffoli门需要六个CNOT门8，而Fredkin门则对应于更困难的分解。一些实现三量子比特Toffoli 和 Fredkin 门的巧妙方法已通过大规模体光学系统实验得到展示 9,10。通过将量子比特空间扩展到更高维的希尔伯特空间，Lanyon 等人展示了用光子系统实现Toffoli 门 9。实验证明了具有预纠缠输入态的作用于光子的量子 Fredkin 门，其不能充当独立的门装置 10。庞大光门固有的有限可编程性、较低的可扩展性和不稳定性限制了它们的广泛应用。如今，由于大规模电路的精确编程，集成光子电路的蓬勃发展已成为大规模量子计算的范例 5,11-17。本文提出了一种构建量子逻辑门的方案，并制作了可编程的硅基光子芯片，以实现多种量子逻辑门，例如三量子比特的 Fredkin 门和 Toffoli 门。独立编码的光子不是将多量子比特门分解为基本的单量子比特门和双量子比特的 CNOT 门，而是通过一个光学电路来实现
VCSEL 等效电路和硅光子集成
垂直腔面发射激光器 (VCSEL) 是众多工业和消费产品中非常重要的光源。主要应用领域是数据通信和传感。数据通信行业使用基于 GaAs 的 VCSEL 进行光学互连，这是一种短距离光纤通信链路，用于在数据中心和超级计算机内的单元之间以高速率传输大量数据。在传感领域，VCSEL 广泛应用于消费产品，如智能手机（例如面部识别和相机自动对焦）、计算机鼠标和汽车（例如手势识别和自动驾驶的激光雷达）。在这项工作中，我们开发了一种基于物理的先进数据通信 VCSEL 等效电路模型。该模型有助于与驱动器和接收器 IC 进行协同设计和协同优化，从而实现具有带宽受限 VCSEL 和光电二极管的更高数据速率收发器。该模型还有助于理解 VCSEL 内的每个物理过程如何影响 VCSEL 的静态和动态性能。它已被用于研究载流子传输和捕获对 VCSEL 动力学的影响。这项工作还包括在氮化硅光子集成电路 (PIC) 上微转移印刷基于 GaAs 的单模 VCSEL。这种 PIC 越来越多地用于例如紧凑且功能强大的生物光子传感器。VCSEL 的转移印刷使 PIC 上集成节能光源成为可能。底部发射的 VCSEL 印刷在 PIC 上的光栅耦合器上方，并使用光反馈来控制偏振，以便有效耦合到氮化硅波导。生物传感应用所需的波长调谐是通过直流调制实现的。
硅光伏超薄钝化层的电子特性
钝化接触迄今已取得一些成功，最有力的候选者是薄氧化硅层上的多晶硅（例如隧道氧化物钝化接触 (TOPCon) 或氧化物上的多晶硅 (POLO)）和非晶硅 (a-Si) 异质结。[3,7,8] TOPCon 是一种高效的电子选择接触，但具有较高的热预算，需要大约 900°C 的温度才能将接触电阻率降低到可接受的水平。[9] 一种可以匹配或超过当前电子选择材料性能的高效空穴选择层将引起相当大的兴趣。迄今为止，使用 SiO 2 为基础的空穴选择接触未能达到同等水平。[10,11] 最有前途的空穴选择接触材料是 p 型 a-Si 和富硅 SiC，但传统的高温 Ag 丝网印刷方法不一定与此类接触兼容。[10]
硅光子学的自由空间应用：综述
摘要：硅光子学最近已将其应用扩展到提供自由空间发射以检测或操纵外部物体。最显著的例子是硅光学相控阵，它可以引导自由空间光束以实现芯片级固态激光雷达。其他例子包括自由空间光通信、量子光子学、成像系统和光遗传学探针。与由体光学元件组成的传统光学系统相比，硅光子学将光学系统小型化为具有许多功能波导元件的光子芯片。通过利用成熟的单片 CMOS 工艺，硅光子学实现了大批量生产、可扩展性、可重构性和并行性。在本文中，我们回顾了基于硅光子学的光束控制技术的最新进展，包括光学相控阵、焦平面阵列和色散光栅衍射。还讨论了用于产生准直、聚焦、贝塞尔和涡旋光束的各种光束整形技术。最后，我们展望了硅光子学在自由空间应用的前景和挑战。
用于神经形态计算和人工智能的硅光子学：应用和路线图
摘要 — 神经网络驱动的人工智能和神经形态计算已实现许多应用。电子平台上神经网络的软件实现在速度和能效方面受到限制。神经形态光子学旨在构建处理器，其中光学硬件模拟大脑中的神经网络。与纯数字电子方法相比，这些处理器在速度和能效方面有望实现数量级的提高。然而，集成光学神经网络比电子实现（数千万个神经元）小得多（数百个神经元）。这就引出了一个问题：在哪些应用中，亚纳秒延迟和能效胜过处理器的庞大尺寸？我们概述了神经形态光子系统及其在机器学习和神经形态计算中的实际应用。
TDFA 波段硅光可变衰减器
摘要 —TDFA 波段（2 µ m 波段）已被视为下一代光通信和计算的有前途的光学窗口。吸收调制是基本的可重构操作之一，对于大规模光子集成电路至关重要。然而，在 TDFA 波段探索吸收调制的努力很少。在这项工作中，基于绝缘体上硅 (SOI) 平台设计和制造了用于 TDFA 波段波长的可变光衰减器 (VOA)。通过将 200 µ m 的短 PIN 结长度嵌入波导，制造的 VOA 在 2.2 V 时表现出 40.49 dB 的高调制深度，并具有由等离子体色散效应引起的快速响应时间 (10 ns)。结合法布里-珀罗腔效应和硅的等离子体色散效应，衰减器可实现超过 50 dB 的最大衰减。这些结果促进了2μm波段硅光子集成的发展，并有望促进光子衰减器在串扰抑制、光调制和光通道均衡方面的应用。
利用硅光子盲源分离实现高容量空分复用通信
摘要 — 空分复用是一种广泛使用的技术，可提高无线和光通信系统中的数据传输能力。然而，紧密排列的空间信道会引起严重的串扰。高数据速率和大通道数对使用传统数字信号处理算法和电子电路解决串扰提出了严格的限制。为了解决这些问题，本文提出了一种将高速硅光子器件与新型盲源分离 (BSS) 算法相结合的硅光子系统。我们首先演示了如何使用光子 BSS 消除用于数据中心内通信的短距离多模光纤互连中的模态串扰。所提出的光子 BSS 系统继承了光子矩阵处理器的优势和 BSS 的“盲性”，从而实现了卓越的能源和成本效率以及更低的延迟，同时允许使用亚奈奎斯特采样率和在自由运行模式下恢复信号，并在信号格式和数据速率方面提供无与伦比的灵活性。最近，人们已经证明了使用光子处理器进行模式串扰均衡的可行性，并借助训练序列。相比之下，我们的方法光子 BSS 可以解决更困难的问题，即使接收器对任何数据速率和调制格式透明，并且适用于速度慢且经济高效的电子设备。在
硅光子芯片上的横向模式编码的量子门
作为重要的自由程度（D.O.F.）在光子综合电路中，正交横向模式为提高经典和量子信息处理的通信能力提供了一种有希望的和灵活的方法。要构建大规模的多模多模型多d.o.f.s量子系统，需要一个横向模式编码的控件（CNOT）门。在这里，借助我们新的横向模式依赖性方向耦合器和衰减器，我们演示了2 Qubit量子栅极的第一个多模具实现。通过将两个分离的横向模式量子位纠缠为平均保真度为0，可以证明门的能力。89 0。02和量子非局部性验证中10个标准违规偏差的实现。此外，忠诚度为0。82 0。01是从用于完全表征CNOT门的量子过程断层扫描中获得的。我们的作品为通用横向模式编码的量子操作和大规模多模量多d.o.f.s量子系统铺平了道路。
Edinger , P. , Takabayashi , A Y. , Errando-Herranz , C. , Khan , U. , Sattari , H. 等人。 (2021) 用于 SC 的硅光子微机电移相器
可编程光子集成电路正成为量子信息处理和人工神经网络等应用的一个有吸引力的平台。然而，由于商业代工厂缺乏低功耗和低损耗的移相器，目前的可编程电路在可扩展性方面受到限制。在这里，我们在硅光子代工平台 (IMEC 的 iSiPP50G) 上展示了一种带有低功耗光子微机电系统 (MEMS) 驱动的紧凑型移相器。该设备在 1550 nm 处实现 (2.9 π ± π) 相移，插入损耗为 (0.33 + 0.15 − 0.10) dB，V π 为 (10.7 + 2.2 − 1.4) V，L π 为 (17.2 + 8.8 − 4.3) µ m。我们还测量了空气中的 1.03MHz 的驱动带宽 f − 3 dB。我们相信，我们在硅光子代工厂兼容技术中实现的低损耗和低功耗光子 MEMS 移相器的演示消除了可编程光子集成电路规模化的主要障碍。© 2021 美国光学学会