Silicon Photonic Circuits for Quantum Information Processing

用于量子信息处理的硅光子电路

基本信息

  • 批准号:
    RGPIN-2017-04686
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 3.35万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2020-01-01 至 2021-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Our extensive experience in designing, fabricating, and optically manipulating planar-waveguide-based photonic circuits using silicon-on-insulator wafers operating at wavelengths near 1.5 µm will guide the development of similar circuits to be used at an operating wavelength of ~ 2.9 µm. This is motivated by one of the most exciting potential applications of silicon photonic circuitry, namely quantum information processing, and in particular by the recent discovery of optically active single atom-impurity sites in silicon that should, when combined with the elements we have previously developed, enable quantum logic to be performed using particles of light - photons - to manipulate and communicate the quantum state of these impurity atoms. The approach is well-suited for scaling up to include the number of building blocks (impurity atoms) needed to demonstrate the predicted superiority of quantum information processing as compared to the digital, classical information processing that pervades current society. The key sub-components of these circuits are ultra-compact 3-dimensional optical microcavities within which individually trapped single photons can coherently interact with the electronic states of the co-located atomic impurity. These cavities have to contain the trapped photons for 100's of thousands of optical cycles in order for the electronic states and photons to efficiently couple. Cavities with the required properties have not yet been demonstrated at wavelengths ~ 2.9 µm. The other key ingredients are the atomic impurity states themselves, so called "deep donors", such as S or Se. Researchers at Simon Fraser University have shown that information encoded in the electronic spin state of donor impurities in silicon can be stored for times longer than any previously reported solid state system, long enough to enable effective quantum information processing, so long as methods are found to couple distinct impurity atoms. Our approach is to use 2.9 µm wavelength photons, routed using silicon photonic waveguides, to communicate this quantum information between atoms placed within the high quality microcavities discussed above. If successful, this technology will potentially open one of the most exciting pathways towards a truly scalable quantum information processing platform. It could revolutionize quantum cryptography and quantum communication protocols in the shorter term, while possibly supporting full, universal quantum computation in the longer term. Quantum information processing itself represents one of the potentially revolutionary, game-changing technologies of this century.
我们在设计,制造和光学操纵基于平面波导的光子电路方面的丰富经验,使用在1.5 µm接近1.5 µm的波长下运行的硅 - 构造器波,将指导在工作波长约2.9 µm处使用的类似电路的开发。这是由硅光子电路(即量子信息处理)的最令人兴奋的潜在应用之一,尤其是由于最近发现的硅中光学活跃的单个原子 - 脉冲位点,当我们以前开发的元素结合使用时,我们应该使用光 - 照片的粒子来进行量子 - 以量子的状态进行量子 - 以操纵量子 - 以量子的状态进行量子,以操纵这些量子 - 以操纵这些量子和这些量子。该方法非常适合扩大规模,以包括所需的构建块数量(杂质原子),以证明与遍布当前社会的数字,经典信息处理相比,量子信息处理的预测优势。 这些电路的关键子组件是超紧凑的3维光腔,其中单独捕获的单个照片可以与共同层层的原子杂质的电子状态相互相互作用。这些空腔必须包含数千个光学周期的100多个捕获的照片,以使电子状态和照片有效地搭配。在波长〜2.9 µm处尚未证明具有所需特性的空腔。另一个关键的成分是原子杂质国家本身,即所谓的“深层捐助者”,例如S或SE。西蒙·弗雷泽大学(Simon Fraser University)的研究人员表明,在硅杂质的电子自旋状态中编码的信息可以比任何以前报道的固态系统更长的时间储存,足以实现有效的量子信息处理,只要发现方法可以找到依据依据独特的杂质原子。我们的方法是使用使用硅光子波导路由的2.9 µm波长照片,以在上面讨论的高质量微腔内的原子之间传达这些量子信息。 如果成功的话,这项技术将有潜在地打开通往真正可扩展的量子信息处理平台的最激动人心的途径之一。它可以在较短的期限内彻底改变量子加密和量子通信协议,同时长期支持完整的通用量子计算。量子信息处理本身代表了本世纪潜在的革命性,改变游戏规则的技术之一。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Young, Jeff其他文献

Major drivers of healthcare system costs and cost variability for routine atrial fibrillation ablation.
  • DOI:
    10.1016/j.hroo.2022.12.014
  • 发表时间:
    2023-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Zenger, Brian;Li, Haojia;Bunch, T. Jared;Crawford, Candice;Fang, James C.;Groh, Christopher A.;Hess, Rachel;Navaravong, Leenhapong;Ranjan, Ravi;Young, Jeff;Zhang, Yue;Steinberg, Benjamin A.
  • 通讯作者:
    Steinberg, Benjamin A.

Young, Jeff的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Young, Jeff', 18)}}的其他基金

Silicon Photonic Circuits for Quantum Information Processing
用于量子信息处理的硅光子电路
  • 批准号:
    RGPIN-2017-04686
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 3.35万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Photonic wirebonds for continuous variable photonic quantum computing using integrated silicon nitride platform****
使用集成氮化硅平台进行连续可变光子量子计算的光子键合****
  • 批准号:
    537387-2018
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 3.35万
  • 项目类别:
    Engage Grants Program
Quantum oscillators for cavity electrodynamics in CMOS compatible silicon photonic chips
用于 CMOS 兼容硅光子芯片中腔电动力学的量子振荡器
  • 批准号:
    138676-2012
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 3.35万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Quantum oscillators for cavity electrodynamics in CMOS compatible silicon photonic chips
用于 CMOS 兼容硅光子芯片中腔电动力学的量子振荡器
  • 批准号:
    138676-2012
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 3.35万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Quantum oscillators for cavity electrodynamics in CMOS compatible silicon photonic chips
用于 CMOS 兼容硅光子芯片中腔电动力学的量子振荡器
  • 批准号:
    138676-2012
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 3.35万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Quantum oscillators for cavity electrodynamics in CMOS compatible silicon photonic chips
用于 CMOS 兼容硅光子芯片中腔电动力学的量子振荡器
  • 批准号:
    138676-2012
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 3.35万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Development and Validation of a Nanophotonics Simulation Toolbox
纳米光子学仿真工具箱的开发和验证
  • 批准号:
    413366-2011
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 3.35万
  • 项目类别:
    Strategic Projects - Group
Quantum oscillators for cavity electrodynamics in CMOS compatible silicon photonic chips
用于 CMOS 兼容硅光子芯片中腔电动力学的量子振荡器
  • 批准号:
    138676-2012
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 3.35万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Development and Validation of a Nanophotonics Simulation Toolbox
纳米光子学仿真工具箱的开发和验证
  • 批准号:
    413366-2011
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 3.35万
  • 项目类别:
    Strategic Projects - Group
Quantum optics on-a-chip
片上量子光学
  • 批准号:
    138676-2007
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 3.35万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual

相似国自然基金

硅基二三维兼容感算一体化单光子探测器及电路研究
  • 批准号:
    62374123
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    48.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
硅基二三维兼容感算一体化单光子探测器及电路研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    48 万元
  • 项目类别:
高动态硅基单光子激光雷达传感器芯片架构及电路
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
高动态硅基单光子激光雷达传感器芯片架构及电路
  • 批准号:
    62204184
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
锗/硅基外延InAs/GaAs量子点激光器的光学噪声特性研究
  • 批准号:
    61804095
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Fundamental research and establishment of novel silicon photonic support vector machine towards multilayered architecture
面向多层结构的新型硅光子支持向量机的基础研究与建立
  • 批准号:
    23H01885
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 3.35万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Silicon Photonic Integrated Circuits for Chip-Scale Thermal and Cold Atom Sensors
用于芯片级热原子和冷原子传感器的硅光子集成电路
  • 批准号:
    2887681
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 3.35万
  • 项目类别:
    Studentship
A Silicon Topological Photonic Platform for Photonic Integrated Circuits
用于光子集成电路的硅拓扑光子平台
  • 批准号:
    RGPIN-2022-03427
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 3.35万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Next generation silicon photonic integrated circuits
下一代硅光子集成电路
  • 批准号:
    2749531
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 3.35万
  • 项目类别:
    Studentship
Inverse design of tunable photonic crystal microcavities in silicon photonic circuits
硅光子电路中可调谐光子晶体微腔的逆向设计
  • 批准号:
    563635-2021
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 3.35万
  • 项目类别:
    University Undergraduate Student Research Awards
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了