跳到主要内容

话题

量子光学

量子光学

量子理论超​​越衍射极限

29 Sep 2000

爱因斯坦将其描述为“远距离的怪异动作”的量子力学过程可能导致新一代更小,更快的计算机芯片。通常,硅芯片的尺寸由所谓的“衍射极限”固定-晶体管和其他由光图案化的特征的尺寸不能小于波长的一半。但是现在,美国喷气推进实验室和班戈的威尔士大学的研究人员已经证明,“纠缠”光子如何能够绘制出比衍射极限小许多倍的特征(阿吉迪·博托 2000 物理莱特牧师 85 2733).

使用称为光刻的工艺制造计算机芯片,其中光在覆盖硅的感光基板上描绘出图案。想要制造越来越小的组件的芯片制造商所面临的问题是,镜片和其他光学组件所需的材料在低于紫外线的波长下无效。因此,光学光刻不能产生小于约100nm的特征。

去年,Eli Yablonovitch和Rutger Vrijen建议使用‘classical’双光子技术可将集成电路的分辨率提高一倍。在最新的工作中,研究人员展示了纠缠的光子在理论上如何将分辨率提高到25 nm。当两个或两个以上粒子纠缠在一起时,描述它们的波函数无法分解为单粒子波函数,因此纠缠的光子有效地表现为一个单元,并且它们的能量被合并。的波长 N 因此,纠缠的光子将减少1 /N,将芯片上的最小特征尺寸减小到 l/2N. “我们通过后门解决了频率问题,”班戈威尔士大学的萨姆·布劳恩斯坦说。“It’就像使用更高频率的光一样,因为光子会共同起作用。”

研究人员考虑了一个简单的系统,在该系统中,使用两个干涉光束以二维方式对芯片进行构图。他们说,在这种设置中,纠缠光子对可以使用‘光学参数下转换’,是1995年首次进行的过程。泵浦到晶体中的高能光子将经历非线性衍射,并且‘split’分成两个相关的光子

布劳恩斯坦说,与其他正在研究的光刻技术(例如使用电子或离子的光刻技术)不同,这种量子方法将需要芯片制造商对其昂贵的生产工艺进行相对较小的更改。但是,在将该技术付诸实践之前,需要克服几个技术障碍,例如找到可以吸收纠缠光子的衬底。

版权©2020年由IOP 出版 Ltd和个人贡献者