ธาตุซิลิคอน

ดร. Yonder Berencén จาก Institute of Ion ของ HZDR อธิบายว่า "แหล่งที่มาของซิลิกอนและโฟตอนเดี่ยวในสนามโทรคมนาคมเป็นจุดเชื่อมโยงที่ขาดหายไปในการเร่งการพัฒนาการสื่อสารแบบควอนตัมด้วยใยแก้วนำแสง ตอนนี้เราได้สร้างเงื่อนไขเบื้องต้นที่จำเป็นสำหรับมันแล้ว Beam Physics and Materials Research ซึ่งเป็นผู้นำการศึกษาในปัจจุบัน แม้ว่าแหล่งกำเนิดโฟตอนเดี่ยวจะประดิษฐ์ขึ้นในวัสดุอย่างเช่นเพชร แต่แหล่งกำเนิดจาก ซิลิคอน เท่านั้นที่สร้างอนุภาคแสงที่ความยาวคลื่นที่เหมาะสมเพื่อเพิ่มจำนวนในเส้นใยแก้วนำแสง ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบอย่างมากสำหรับการใช้งานจริง นักวิจัยประสบความสำเร็จในความก้าวหน้าทางเทคนิคนี้โดยการเลือกเทคนิคการกัดแบบเปียก ซึ่งเรียกว่า MacEtch (การกัดด้วยสารเคมีที่มีโลหะเป็นตัวช่วย) แทนที่จะเป็นเทคนิคการกัดแบบแห้งทั่วไปสำหรับการประมวลผลซิลิกอนบนชิป วิธีการมาตรฐานเหล่านี้ ซึ่งช่วยให้สามารถสร้างโครงสร้างโฟโตนิกของซิลิกอนได้ จะใช้ไอออนที่มีปฏิกิริยาสูง ไอออนเหล่านี้ทำให้เกิดข้อบกพร่องในการเปล่งแสงซึ่งเกิดจากความเสียหายจากรังสีในซิลิกอน อย่างไรก็ตามพวกมันจะถูกกระจายแบบสุ่มและซ้อนทับสัญญาณออปติคัลที่ต้องการพร้อมสัญญาณรบกวน ในทางกลับกัน การกัดด้วยสารเคมีช่วยโลหะไม่ได้ทำให้เกิดข้อบกพร่องเหล่านี้ แต่วัสดุจะถูกกัดออกด้วยสารเคมีภายใต้หน้ากากโลหะชนิดหนึ่ง เป้าหมาย: แหล่งกำเนิดโฟตอนเดียวที่เข้ากันได้กับเครือข่ายใยแก้วนำแสง โดยใช้วิธี MacEtch ในขั้นต้นนักวิจัยประดิษฐ์รูปแบบที่ง่ายที่สุดของโครงสร้างการนำทางด้วยคลื่นแสงที่เป็นไปได้: เสานาโนซิลิกอนบนชิป จากนั้นพวกเขาก็ถล่มเสานาโนที่สร้างเสร็จแล้วด้วยไอออนของคาร์บอน เช่นเดียวกับที่พวกเขาทำกับบล็อกซิลิกอนขนาดใหญ่ และสร้างแหล่งกำเนิดโฟตอนที่ฝังอยู่ในเสา การใช้เทคนิคการแกะสลักแบบใหม่หมายความว่าขนาด ระยะห่าง และความหนาแน่นของพื้นผิวของเสานาโนสามารถควบคุมและปรับได้อย่างแม่นยำเพื่อให้เข้ากันได้กับวงจรโทนิคสมัยใหม่ ชิปนาโนซิลิคอนหลายพันตัวต่อชิปหนึ่งตารางมิลลิเมตรจะนำและรวมแสงจากแหล่งกำเนิดโดยส่งแสงผ่านเสาในแนวตั้ง นักวิจัยเปลี่ยนเส้นผ่านศูนย์กลางของเสาเพราะ "เราหวังว่านี่จะหมายความว่าเราสามารถสร้างข้อบกพร่องเดียวบนเสาบาง ๆ และสร้างแหล่งกำเนิดโฟตอนเดียวต่อเสาได้" Berencénอธิบาย "มันไม่ได้ทำงานอย่างสมบูรณ์ในครั้งแรก เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว แม้แต่เสาที่บางที่สุด ปริมาณการทิ้งระเบิดของคาร์บอนของเราก็สูงเกินไป แต่ตอนนี้เป็นเพียงขั้นตอนสั้น ๆ สู่แหล่งกำเนิดโฟตอนเดียว" ขั้นตอนที่ทีมงานกำลังทำงานอย่างเข้มข้นอยู่แล้ว เนื่องจากเทคนิคใหม่นี้ได้ปลดปล่อยบางอย่างของการแข่งขันสำหรับการใช้งานในอนาคต "ความฝันของผมคือการรวมองค์ประกอบพื้นฐานทั้งหมด ตั้งแต่แหล่งกำเนิดโฟตอนเดียวผ่านองค์ประกอบโทนิคไปจนถึงเครื่องตรวจจับโฟตอนเดียว บนชิปตัวเดียว จากนั้นเชื่อมต่อชิปจำนวนมากผ่านเส้นใยแก้วนำแสงเชิงพาณิชย์เพื่อสร้างเครือข่ายควอนตัมแบบโมดูลาร์" กล่าว เบเรเซน.