PI 應用 I 實現量子計算芯片從研發到量產的轉變

　　粒子因其量子性質而表現出一系列有益的特性。磁性和光偏振是物質和電磁能量子性質的巨觀尺度表現的兩個例子。顯然，光子具有有益的量子特性。事實上，光子廣泛用于量子計算。光子可以構成某些類型的量子位元甚至其他量子位元的基礎，量子位元使得輸入和輸出計算機及其元件之間的絕熱(非發熱)信息互連成為可能。此外，在捕獲離子計算等實現中，利用光子來固定和冷卻量子位元。

　　憑借在多種光子學應用中業已驗證的技術以及未來更多的技術，PI為量子光子學的進一步發展提供支持，從而促進從研發到量產的轉變。

了解氮晶格空位中心缺陷(NV)

　　金剛石晶體中原子級點缺陷的光子發射尤其值得關注。例如，當碳位點含有氮元素(氮晶格空位中心缺陷)然后用激勵激光照射時，這些缺陷會產生完全隨機的光子流，而一個發射出的光子與下一個發射出的光子之間無任何沿襲或關系。對于量子研究工作來說，這是一種有價值的特性。也可以通過其他方式操縱NV中心，從而以有益的方式改變其特性。

　　普渡大學伯克納米技術中心和伊利諾伊大學的研究人員正在利用PI P-561納米定位平臺和E-712控制器以及PI的內置FMPA算法來定位和表征NV中心的單光子發射。藍色框表示數十微米的大范圍精細區域掃描。光元件是單獨的原子級發射器。使用Python、MATLAB等編寫腳本時，可以交互或自動操作工作站。是的 - 這些就是您在上圖中看到的單個原子。

　　為了定位和表征這些原子級單光子發射器，普渡大學和目前的伊利諾伊大學的研究人員在PI的參與下設計了一個巧妙的工作站。該工作站以倒置顯微鏡為基礎，PI的P-561納米定位平臺用作鉆石樣本的載體。該平臺由PI的E-712控制器控制，控制器固件中集成了光子掃描和對準功能。采用快速單頻區域掃描法對樣本進行掃描，從而在外部光子計數器檢測發射器時最大限度地減少振動?？刂破鞯募蓴祿涗浧饔涗泚碜怨庾佑嫈灯鞯男畔?表示為代表每毫秒光子計數的電壓)并將其與每個數據點的位置一起存儲在表格中。生成的精細定位圖顯示了NV中心的位置。單擊屏幕上感興趣的發射器，可以再次接近并進一步分析。PI E-712控制器固件中的另一項功能在這里大顯身手：梯度搜索。這使得跟蹤要分析的發射器成為可能?？梢匝a償因干擾或溫度波動等引起的位置變化。

       整個工作站可以通過幾乎任何語言(例如Python或MATLAB)編寫的外部程序編寫腳本?？梢苑磸汀鞍聪掳粹o”并從工作站的響應式圖形用戶界面讀取信息，從而非常輕松地實現完全自動化。他們已經發表一組引人矚目的論文，其中包括迄今為止使用該技術開發最亮單光子源的詳情。

　　有關更多信息，請參見：

　　https://opg.optica.org/optica/fulltext.cfm?uri=optica-7-5-463&id=431530&ibsearch=false

　　https://www.researchgate.net/publication/333207333_On-chip_microwave-spin-plasmon_interface_MSPI

　　https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/qute.202000067

　　晶圓探測

　　F-712.HA2高精度雙面光纖對準系統 圖為在FormFactor Inc.的CM300xi - 300毫米探測站中使用的F-712雙面對準系統。圖片提供者：FormFactor Inc.

　　硅光子技術與量子技術的結合具有十分誘人的前景。這可能意味著已興建的半導體制造基礎設施可用于大批量制造具有量子技術元件的芯片。

       當然，這取決于工廠設備的結構是否精巧以及性能是否強大。從最初的原型芯片到最終生產，都需要對設計進行嚴格的測試。事實上，兩個測試階段之間的間隔可能持續數年之久。不過，當產品達到那個階段時，就意味著生產已經為期不遠啦!

       最重要的電氣和光子測試從晶圓級開始。這在工程和開發過程中無疑是很有用的，并且一旦設計推進到量產階段，對于生產經濟性來說絕對是至關重要的。畢竟，封裝芯片的大部分成本均在其封裝工作中，因此允許繼續封裝有缺陷的芯片是一個代價高昂的錯誤。

       盡管晶圓探測器很常見，但能夠進行高通量光子測試的晶圓探測器是該領域少數合格制造商才能提供的出色產品。開創性的光子晶圓探測器制造商FormFactor優化了其用于測試量子計算芯片的快速光子探測器。

　　量子計算晶圓已經在進行晶圓級測試的消息令許多業界觀察家倍感意外。這意味著量產之路日益明朗……而且為期不遠。

　　https://physicsworld.com/a/automated-alignment-a-game-changer-in-quantum-photonics/