砷化镓掺杂会开启量子计算之门？

日本研究人员以带杂质的三五族(III-V)化合物半导体，为发展未来的量子资讯处理道路迈出了重要的一步...

未来的量子电脑需要可靠的持续编码单光子源阵列，许多研究人员认为它将来自量子点。然而，日本筑波大学(University of Tsukuba)的研究人员认为，掺杂砷化镓(GaAs)半导体比量子点更能可靠地提供几乎相同编码的单光子源。

筑波大学教授池沢道男(Michio Ikezawa)在研究论文中表示，"我们所展示的研究成果采用了带杂质的三五族(III-V)化合物半导体，可说是朝向未来的量子资讯处理迈出了重要的一步。"主题为"由GaAs:N发光中心发射的两光子之量子干扰"(Quantum interference of two photons emitted from a luminescence center in GaAs:N)的研究论文发表于美国物理学会(AIP)的《应用物理快报》(Applied Physics Letters)期刊中，其他研究作者还包括Liao Zhang、Yoshiki Sakuma与Yasuaki Masumoton。

无差异性与Δ。图中红点由测量双光子干扰(TPI)取得。黑色虚线显示T1和T2的VTPI估计值（来源：AIP）

如研究论文标题所示，研究人员将III-V化合物GaAs掺杂氮(N)。研究人员表示，他们更能有效地提供单光子源阵列，以及每个光子所发射的波形封包重叠(几近完美搭配能量、空间、时间与极化)

筑波大学的研究人员与日本国立材料科学研究所合作，掺杂GaAs与氮杂质，使其成为具有一致编码的单光子发射器阵列。发射的新颖机制称为等电子阱。根据研究人员指出，由于掺杂GaAs材料均匀，其等电子阱比量子点更容易产生匹配的单光子发射器阵列。量子编码单光子具有非常长的一致时间，以便作为引导，而且也是未来量子电脑的另一个要求。

在掺杂氮的GaAs中利用"洪-欧-孟德尔效应"(Hong–Ou–Mandel effect)，让两个相同的光子形成50:50的光子束分光器，由于每个输入埠都有一个分光器，显示彼此采用相同的编码，从而产生能够准确测量频宽、路径长度与时间的干涉仪。

研究人员声称，这项实验是首次测试证实从III-V半导体中可发射相同的光子，而且比量子点更具有高品质与更长的时间一致性。

接下来，研究人员打算找到一种得以抑制在实验中出现高速弛豫机制的方法，从而提高光子发射阵列的不可区分性。