PI 应用 I 实现量子计算芯片从研发到量产的转变

　　粒子因其量子性质而表现出一系列有益的特性。磁性和光偏振是物质和电磁能量子性质的巨观尺度表现的两个例子。显然，光子具有有益的量子特性。事实上，光子广泛用于量子计算。光子可以构成某些类型的量子位元甚至其他量子位元的基础，量子位元使得输入和输出计算机及其元件之间的绝热(非发热)信息互连成为可能。此外，在捕获离子计算等实现中，利用光子来固定和冷却量子位元。

　　凭借在多种光子学应用中业已验证的技术以及未来更多的技术，PI为量子光子学的进一步发展提供支持，从而促进从研发到量产的转变。

了解氮晶格空位中心缺陷(NV)

　　金刚石晶体中原子级点缺陷的光子发射尤其值得关注。例如，当碳位点含有氮元素(氮晶格空位中心缺陷)然后用激励激光照射时，这些缺陷会产生完全随机的光子流，而一个发射出的光子与下一个发射出的光子之间无任何沿袭或关系。对于量子研究工作来说，这是一种有价值的特性。也可以通过其他方式操纵NV中心，从而以有益的方式改变其特性。

　　普渡大学伯克纳米技术中心和伊利诺伊大学的研究人员正在利用PI P-561纳米定位平台和E-712控制器以及PI的内置FMPA算法来定位和表征NV中心的单光子发射。蓝色框表示数十微米的大范围精细区域扫描。光元件是单独的原子级发射器。使用Python、MATLAB等编写脚本时，可以交互或自动操作工作站。是的 - 这些就是您在上图中看到的单个原子。

　　为了定位和表征这些原子级单光子发射器，普渡大学和目前的伊利诺伊大学的研究人员在PI的参与下设计了一个巧妙的工作站。该工作站以倒置显微镜为基础，PI的P-561纳米定位平台用作钻石样本的载体。该平台由PI的E-712控制器控制，控制器固件中集成了光子扫描和对准功能。采用快速单频区域扫描法对样本进行扫描，从而在外部光子计数器检测发射器时最大限度地减少振动。控制器的集成数据记录器记录来自光子计数器的信息(表示为代表每毫秒光子计数的电压)并将其与每个数据点的位置一起存储在表格中。生成的精细定位图显示了NV中心的位置。单击屏幕上感兴趣的发射器，可以再次接近并进一步分析。PI E-712控制器固件中的另一项功能在这里大显身手：梯度搜索。这使得跟踪要分析的发射器成为可能。可以补偿因干扰或温度波动等引起的位置变化。

       整个工作站可以通过几乎任何语言(例如Python或MATLAB)编写的外部程序编写脚本。可以反复“按下按钮”并从工作站的响应式图形用户界面读取信息，从而非常轻松地实现完全自动化。他们已经发表一组引人瞩目的论文，其中包括迄今为止使用该技术开发最亮单光子源的详情。

　　有关更多信息，请参见：

　　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

　　晶圆探测

　　F-712.HA2高精度双面光纤对准系统 图为在FormFactor Inc.的CM300xi - 300毫米探测站中使用的F-712双面对准系统。图片提供者：FormFactor Inc.

　　硅光子技术与量子技术的结合具有十分诱人的前景。这可能意味着已兴建的半导体制造基础设施可用于大批量制造具有量子技术元件的芯片。

       当然，这取决于工厂设备的结构是否精巧以及性能是否强大。从最初的原型芯片到最终生产，都需要对设计进行严格的测试。事实上，两个测试阶段之间的间隔可能持续数年之久。不过，当产品达到那个阶段时，就意味着生产已经为期不远啦!

       最重要的电气和光子测试从晶圆级开始。这在工程和开发过程中无疑是很有用的，并且一旦设计推进到量产阶段，对于生产经济性来说绝对是至关重要的。毕竟，封装芯片的大部分成本均在其封装工作中，因此允许继续封装有缺陷的芯片是一个代价高昂的错误。

       尽管晶圆探测器很常见，但能够进行高通量光子测试的晶圆探测器是该领域少数合格制造商才能提供的出色产品。开创性的光子晶圆探测器制造商FormFactor优化了其用于测试量子计算芯片的快速光子探测器。

　　量子计算晶圆已经在进行晶圆级测试的消息令许多业界观察家倍感意外。这意味着量产之路日益明朗……而且为期不远。

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