一種新方法翻倍加速光學(xué)芯片熱調(diào)
硅基光量子芯片技術(shù)是集成光子領(lǐng)域的科研熱點(diǎn)方向之一。得益于兼容CMOS工藝和硅材料特性,硅基集成光學(xué)芯片和器件具有成本低、尺寸小、功耗低、高集成度等諸多優(yōu)勢(shì),為大規(guī)模光計(jì)算、光量子計(jì)算和信息處理應(yīng)用提供理想平臺(tái)。
硅基光量子芯片技術(shù)是集成光子領(lǐng)域的科研熱點(diǎn)方向之一。得益于兼容CMOS工藝和硅材料特性,硅基集成光學(xué)芯片和器件具有成本低、尺寸小、功耗低、高集成度等諸多優(yōu)勢(shì),為大規(guī)模光計(jì)算、光量子計(jì)算和信息處理應(yīng)用提供理想平臺(tái)。 馬赫-曾德爾干涉儀(MZI)是光(量子)計(jì)算芯片實(shí)現(xiàn)高精度編程操作的核心器件,通過(guò)對(duì)MZI和移相器的組合調(diào)制,可以完成量子態(tài)編碼這一關(guān)鍵步驟,提升光量子芯片信息處理能力。 圖(a)為1 個(gè)實(shí)現(xiàn)任意的幺正變換的芯片結(jié)構(gòu), 圖 (b) 為 1 個(gè)可以實(shí)現(xiàn)任意兩比特量子操作的芯片結(jié)構(gòu),片上集成大量MZI器件 圖源:光量子芯片中級(jí)聯(lián)移相器的快速標(biāo)定方法,High-speed calibration method for cascaded phase shifters in integrated quantum photonic chips,Xing Ze-Yu Li Zhi-Hao Feng Tian-Feng Zhou Xiao-Qi,Acta Physica Sinica, 70, 184207 (2021) DOI: 10.7498/aps.70.20210401 具體而言,實(shí)驗(yàn)者通過(guò)施加不同的電流、電壓來(lái)調(diào)節(jié)MZI上下臂傳輸光的相位差,進(jìn)而改變輸出光的強(qiáng)度和相位,從而產(chǎn)生干涉,實(shí)現(xiàn)對(duì)光路的控制。要最大化提升芯片計(jì)算精度,需要準(zhǔn)確找到移相器相位與驅(qū)動(dòng)電壓、電流之間的函數(shù)關(guān)系。隨著片上級(jí)聯(lián)MZI數(shù)量的激增,電流、電壓與移相器相位的組合結(jié)果呈指數(shù)級(jí)上漲。因此,尋找到一種高效、帶有反饋的移相器電流、電壓調(diào)節(jié)方式尤為重要。 馬赫-曾德爾干涉儀(MZI)結(jié)構(gòu)示意圖 |
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