布景
虽然大多数的光学和核算机芯片都是由硅制成，可是人们关于碳化硅的爱好却在日益增长，由于它比硅具有更好的热学、电气和机械特性，而且具有生物相容性，还可作业在可见光到红外线波段。
碳化硅（图片来历：维基百科）
立异
近来，美国乔治亚理工学院的 Ali Adibi 领导的科研人员们，在美国光学学会（OSA）的期刊《光学快报（Optics Letters）》上，详细描述了他们如何将一个微型加热器和一个称为微环谐振器的光学器材集成到碳化硅芯片上。这一效果代表了首个彻底集成、可经过热方法调谐、作业在近红外波段的碳化硅光学开关。
研讨团队（图片来历：Ali Adibi, 乔治亚理工学院）
技能
碳化硅关于量子核算以及通讯运用来说颇具吸引力，由于它具有可经过光学操控作为量子位（qubit）来运用的缺陷。量子核算与通讯有望比传统核算方法以明显更快的速度来处理特定问题，由于数据以量子位的方法编码，而量子位可一同处于两个状况的叠加态，然后可一同进行多项处理。
之前，研讨人员们开发了一个称为“绝缘体上的碳化硅晶体”的渠道，它克服了之前陈述的碳化硅渠道的某些脆弱性以及其他缺陷，一同为与电子器材集成到一同供给了一种简略且可信赖的方法。
下图所示：量子光子集成电路包含环形微环谐振器和微型加热器。插图展现了遭到微型加热器加热的微环谐振器的横截面上的温度和电场散布。
（图片来历：Ali Adibi, 乔治亚理工学院）
研讨团队成员 Tianren Fan 标明：“咱们研讨小组首先开宣布的绝缘体上的碳化硅渠道，类似于在半导体工业中广泛运用的、适用于多种运用的绝缘体上的硅技能。它完成了碳化硅设备的晶圆级制作，为根据碳化硅的集成光子量子信息处理处理计划的商业化铺平了路途。”
要彻底发挥这个新渠道的共同功用，就要开发调谐其光学特性的才能，使得单个根据芯片的结构可供给不同的功用。研讨人员经过选用热光效应完成了这一点。在热光效应中，改动资料的温度将改动其光学特性，例如折射率。
他们一开始选用绝缘体上的碳化硅晶体技能，制作了微型环状光学腔，或许称为微环谐振器。在每个谐振器中，光线在特定波长（也称为其谐振波长）下，围绕着环传达，并经过相长干与来添加强度。然后，谐振器可用于操控与其耦合的波导中的光线起伏与相位。研讨人员们为了发明一个高度可控的可调谐谐振器，在微环顶上制作了电加热器。当电流施加到集成的微加热器中时，它部分地提升了碳化硅微环的温度，并经过热光效应改动了其共振波长。
研讨人员们经过施加不同等级的电力，然后丈量与微环耦合的波导中的光学传输，测试了制作好的集成微环谐振器和微型加热器的功能。他们的效果标明，经过一个可选用现有半导体制作工艺制作的巩固设备，完成具有低功率热可调谐性的谐振器是或许。
价值
论文榜首作者 Xi Wu 标明：“像咱们在这项研讨中演示的这一类器材，能够作为新一代量子信息处理设备的构建模块运用，也能够发明出生物相容的传感器和探测器。”
团队领头人 Ali Adibi 标明：“这些高质量的设备，结合了咱们的绝缘体上的碳化硅晶体渠道的其他特征，将满意作业在大范围波长的新式芯片级设备的根本需求。这种芯片级的可调谐性关于量子核算和通讯所需的量子操作来说是必要的。此外，由于碳化硅的生物相容性，它也十分合适活体生物传感。”
未来
现在，研讨人员们正在致力于经过绝缘体上的碳化硅晶体渠道，为量子光子集成电路打造元器材，包含芯片上的激光泵、单光子源以及单光子探测器，与可调谐的微环谐振器一同运用，为先进的光学量子核算发明出全功用芯片。
关键字
碳化硅、量子核算、光子芯片
参考资料
【1】Xi Wu, Tianren Fan, Ali A. Eftekhar, Ali Adibi.High-Q microresonators integrated with microheaters on a 3C-SiC-on-insulator platform. Optics Letters, 2019; 44 (20): 4941 DOI: 10.1364/OL.44.004941
【2】https://www.osa.org/en-us/about_osa/newsroom/news_releases/2019/tunable_optical_chip_paves_way_for_new_quantum_dev/
