در آینده بسیار نزدیک، انتظار می‌رود کامپیوترهای کوانتومی با رویکردهای جدید روش محاسباتی ما را متحول کنند. اما برای دستیابی به چنین کاربردهای جدید فناوری کوانتومی، مدارهای مجتمع فوتونیک که می‌توانند به طور موثر حالت‌های کوانتومی فوتونیک، به اصطلاح کیوبیت‌ها، را کنترل کنند، مورد نیاز است. فیزیکدانان آلمانی برای اولین بار، ایجاد کنترل شده تابشگرهای تک فوتونی در سیلیکون در مقیاس نانو را به اثبات رساندند.
محققان تابشگرهای تک فوتونی را دقیقاً در جایی که نیاز دارند، ایجاد می‌کنند
مدارهای مجتمع فوتونیک یا به اختصار PIC از ذرات نور استفاده می‌کنند که بیشتر به عنوان فوتون شناخته می‌شوند، برخلاف الکترون‌هایی که در مدارهای مجتمع الکترونیکی کار می‌کنند.
دکتر گئورگی استاخوف، رئیس بخش فناوری‌های کوانتومی در موسسه تحقیقات فیزیک و مواد پرتو یونی HZDR، می‌گوید: «در واقع، این PICها با بسیاری از اجزای فوتونیک یکپارچه قادر به تولید، مسیریابی، پردازش و تشخیص نور بر روی یک تراشه هستند. این روش آماده است تا نقشی کلیدی در فناوری آینده مانند محاسبات کوانتومی ایفا کند. PICها در این مسیر پیشرو هستند.»
پیش از این، آزمایش‌های فوتونیک کوانتومی به دلیل استفاده گسترده از «اپتیک حجیم» که فضای زیادی را اشغال می‌کرد، بدنام بودند. اکنون، تراشه‌های فوتونیکی این چشم‌انداز را به شدت تغییر می‌دهند. کوچک‌سازی، پایداری و مناسب‌بودن برای تولید انبوه ممکن است آن‌ها را به نیروی کار فوتونیک کوانتومی مدرن تبدیل کند.
ادغام یکپارچه منابع تک فوتونی به روشی قابل کنترل، مسیری کارآمد از نظر منابع را برای پیاده‌سازی میلیون‌ها کیوبیت فوتونیک در PIC ایجاد می‌کند. برای اجرای پروتکل‌های محاسباتی کوانتومی، این فوتون‌ها باید غیرقابل تشخیص باشند. با این کار، تولید پردازنده کوانتومی فوتونیک در مقیاس صنعتی امکان‌پذیر می‌شود.
با این حال، روش ساخت فعلی مانع از سازگاری این مفهوم امیدوارکننده با فناوری نیمه هادی امروزی است. در اولین تلاشی که حدود دو سال پیش گزارش شد، محققان قادر به تولید فوتون‌های منفرد بر روی یک ویفر سیلیکونی بودند، اما فقط به روشی تصادفی و غیر مقیاس‌پذیر این کار انجام می‌شد.
دکتر نیکو کلینگنر، فیزیکدان، می‌گوید: «اکنون، ما نشان می‌دهیم که چگونه پرتوهای یون متمرکز از منابع یونی آلیاژی فلزی مایع برای قرار دادن ساطع کننده‌های تک فوتون در موقعیت‌های مورد نظر روی ویفر استفاده می‌شود و در عین حال بازدهی بالا و کیفیت طیفی بالایی به دست می آید.»
پس از چندین چرخه خنک‌سازی و گرم‌کردن، هیچ گونه تخریبی در خواص نوری این ساختارها مشاهده نشد. این یافته‌ها پیش شرط‌های مورد نیاز برای تولید انبوه در آینده را برآورده می‌کند.
