摘要:使用三价ERBIUM(ER 3+)的使用,通常嵌入固态中的原子缺陷,在电信设备中广泛采用作为掺杂剂,并显示出基于自旋的量子记忆的量子记忆,以实现量子通信。尤其是其天然电信C波段光学转变和自旋 - 光子接口使其成为集成到现有光纤网络中的理想候选者,而无需量子频率转换。然而,成功的缩放需要具有固有核自旋的宿主材料,与半导体铸造工艺的兼容性以及与硅Pho-Pho-Photonics的直接整合。在这里,我们使用铸造型原子层沉积过程呈现二氧化钛(TiO 2)在硅底物上的薄膜生长,并在ER浓度上具有广泛的掺杂控制。即使在氧气退火后生长的膜是无定形的,它们也表现出相对较大的晶粒,并且嵌入的ER离子表现出来自氧化酶TiO 2的特征性光学发射光谱。至关重要的是,这种生长和退火过程保持了纳米光整合所需的低表面粗糙度。最后,我们通过evaneScent耦合与高质量的Si纳米腔腔接头,并展示了其光学寿命的大型purcell增强(≈300)。我们的发现表明,将ER掺杂材料与硅光子学集成在一起的低温,非破坏性和底物独立的过程。关键字:原子层沉积,纳米光子学,稀土离子,Purcell增强,量子记忆F在高掺杂密度下,该平台可以实现集成的光子组件,例如片上放大器和激光器,而稀释浓度可以实现单个离子量子记忆。
在物理学中长期以来已经知道,当光被限制在很小的体积中时,可能会发生有趣的现象[1]。最著名的自发发射在腔中被光扩增,从而导致称为激光器的集体光子模式[2,3]。自从这一发现以来,对光腔的丰富研究传统已经发展出了一些开创性和基本发现。在当前的讨论中,特别有趣的是,光腔内的光线相互作用可以大大增强[4],因此,当物质被放置在光腔中时,双重光 - 亮点特征的准粒子可以形成,因此称为polaritons。已经产生了这些极化子的大量结果[5],并且仍在深入研究它们的形成和表征,并面临许多挑战。例如,在这一研究中,一个很大的里程碑是实现了极化玻色 - 因子凝结物[6,7]。最近开发的想法试图将焦点从极地转变为轻度驱动现象转向其形成对托管材料的作用。在一个称为极化化学的开创性领域中[8]光态状态用于增强和控制化学反应。形成极化子已通过改变势能格局来增强分子中的反应途径[9-14]。在没有实际光子的情况下。这种真空腔材料工程与通常广泛研究的集体效应和驱动(激发)偏振状态的凝结的情况形成鲜明对比。至关重要的是,在极化化学中表明,在强的耦合方案中,腔体中电磁场的真空波动可能会逐渐到电子结构的过渡,因此在黑暗腔中可以发生新的诱发现象,即类似地,与限制光子模式的空腔量子量子 - 电动力学耦合可以通过强烈耦合到真空波动的量子材料的性质进行更改。正式,根据自2010年初以来所做的工作,作为由欧洲研究委员会资助的两个主要项目的一部分(Dynamo 5和
钢铁行业需要大大减少温室气体(GHG)的排放,因为它被认为是全球温室气体排放的主要工业贡献者之一。由于CO和CO 2以高浓度出现在钢铁磨机气体中,因此可能选择的一种是利用CO和CO 2来生产增值化学品。遵循此目标,开发了一种碳捕获和利用(CCU)技术,将CO和CO 2从钢厂的爆炸炉气(BFG)转换为多元醇的构建块。然后使用这些多元醇生产聚氨酯(PUR),用于制造涂料和刚性泡沫以用于绝缘板。用于评估和比较该新型CCU系统与现有钢和多元醇系统的生命周期环境影响,前Aante生命周期评估(LCA)。将CCU系统的三种可能方案与现有钢和多元醇系统进行了比较,该系统通过执行LCA和识别热点进行评估。与现有技术相比,CCU技术的所有三种情况均表现出改善的环境性能,尽管碳足迹最大减少了约10%。用于生产CCU多元醇的能量和化学物质被确定为所有三种情况生命周期影响的主要热点。
基于空腔的X射线自由电子激光器(CBXFEL)是完全相干X射线源开发的未来方向。cbxfels由一个低射精的电子源,一个带有几个失调器和chicanes的磁铁系统以及一个X射线腔。X射线腔存储并循环X射线脉冲,以与电子脉冲重复相互作用,直到FEL达到饱和。CBXFEL腔需要低损坏波前的光学组件:接近100%的反射性X射线钻石钻石bragg反射晶体,远对偶联设备,例如薄钻石膜或X射线膜,以及无X射线光栅,以及不含焦点的聚焦元素。在Argonne国家实验室,SLAC国家加速器实验室和Spring-8的协作CBXFEL研究与开发项目的框架中,我们在这里报告了CBXFEL腔的X射线光学组件的设计,制造和表征,包括高度反射性的钻石晶体液体,包括钻石晶体的薄膜和薄膜液体,包括imondivelivity单色。所有设计的光学组件都在高级光子源上进行了充分表征,以证明其对CBXFEL腔应用的西装。
*通讯作者。1 Max Planck物质结构和动态研究所,德国汉堡。2物理系,哥伦比亚大学,美国纽约,美国。 3 rwth Aachen University和Duture Information Technology的Jara-Fundamentals,Aachen,Aachen,Div foreire der der der statistischen physik。 4日本杜斯库巴国家材料科学研究所电子和光学材料研究中心。 5日本杜斯库巴国家材料科学研究所材料纳米构造研究中心。 6计算量子物理中心,西蒙斯基金会基金研究所,美国纽约,美国。 7 Cnano-BiospectRoscopy Group,Dectionalmo de Fisica de Materiales,San Sebasti´an,San Sebasti´an大学。 8理论物理学研究所和不来梅计算材料科学中心,德国不来梅大学,德国不来梅大学。 9 Laboratoire de Lecole de L'Ecole Normale Sup´erieure,Universit´e PSL,CNRS,Sorbonne Universit´e,Paris-Cit´eo,Paris-cit´eo,Paris,Paris,France。 法国德国大学学院10大学。2物理系,哥伦比亚大学,美国纽约,美国。3 rwth Aachen University和Duture Information Technology的Jara-Fundamentals,Aachen,Aachen,Div foreire der der der statistischen physik。4日本杜斯库巴国家材料科学研究所电子和光学材料研究中心。5日本杜斯库巴国家材料科学研究所材料纳米构造研究中心。6计算量子物理中心,西蒙斯基金会基金研究所,美国纽约,美国。7 Cnano-BiospectRoscopy Group,Dectionalmo de Fisica de Materiales,San Sebasti´an,San Sebasti´an大学。8理论物理学研究所和不来梅计算材料科学中心,德国不来梅大学,德国不来梅大学。 9 Laboratoire de Lecole de L'Ecole Normale Sup´erieure,Universit´e PSL,CNRS,Sorbonne Universit´e,Paris-Cit´eo,Paris-cit´eo,Paris,Paris,France。 法国德国大学学院10大学。8理论物理学研究所和不来梅计算材料科学中心,德国不来梅大学,德国不来梅大学。9 Laboratoire de Lecole de L'Ecole Normale Sup´erieure,Universit´e PSL,CNRS,Sorbonne Universit´e,Paris-Cit´eo,Paris-cit´eo,Paris,Paris,France。法国德国大学学院10大学。
量子计算机有多种架构,主要包括基于离子阱、超导、光子学和电子的量子计算机。与其他架构相比,离子阱量子计算机的主要优势在于其量子比特相干时间长,门保真度高 [2]。用于量子计算应用的离子阱主要有两种。第一种是三维线性保罗阱,传统上是将四根导电棒平行放置成方形。两根相对的棒接地,而另外两根棒施加射频信号。然后可以将一串离子捕获在这四根棒的中间。这些设备具有深捕获电势,但体积较大,难以扩大捕获离子量子比特的数量 [2]。人们尝试使用传统半导体技术制造三维离子阱;然而,该过程耗时长,并导致其他问题,例如光学性能差
我们报告了离子阱 QCCD(量子电荷耦合器件)架构的所有必要组件集成到坚固、完全连接且可编程的离子阱量子计算机中的情况。该系统采用 171 个 Yb + 离子作为量子比特,138 个 Ba + 离子用于协同冷却,并围绕 Honeywell 低温表面阱构建,能够进行任意离子重排和跨多个区域的并行门操作。作为最小演示,我们并行使用两个空间分离的交互区域来执行任意四量子比特量子电路。通过各种方式在组件级别和整体级别对该架构进行了基准测试。包括状态准备和测量、单量子比特门和双量子比特门在内的各个组件都具有随机基准测试的特征。整体测试包括并行随机基准测试,显示不同门区域之间的串扰可以忽略不计,利用中间电路测量的传送 CNOT 门,以及 2 4 的量子体积测量。
1 新加坡科技研究局(A*STAR)微电子研究所,新加坡 117685 2 巴黎大学材料与现象实验室,法国巴黎 F-75013 3 南洋理工大学电气与电子工程学院,新加坡 639798 在本研究中,我们报告了一种铜填充硅通孔 (TSV) 集成离子阱的设计、制造和操作。TSV 被直接放置在电极下方,作为离子阱和玻璃中介层之间的垂直互连,随着电极数量的增加和复杂性的提高,可实现任意几何设计。TSV 的集成将离子阱的形状因子降低了 80% 以上,将寄生电容从 32±2 pF 最小化到 3±0.2 pF。尽管没有接地屏蔽层,但仍实现了低射频耗散。整个制造过程在 12 英寸晶圆上进行,并与成熟的 CMOS 后端工艺兼容。我们通过加载和激光冷却单个 88 Sr + 离子展示了该阱的基本功能。我们发现,加热速率(轴向频率为 300 kHz 时为 17 量子/毫秒)和寿命(约 30 分钟)与类似尺寸的阱相当。这项工作开创了 TSV 集成离子阱的发展,丰富了可扩展量子计算的工具箱。