通信波段稀土离子掺杂固态量子存储进展

量子互联网是实现多方量子通信、分布式量子计算等量子信息技术的重要基础,量子存储器作为实现互联网的重要部件,对量子信息技术的发展、应用具有举足轻重的作用。如今遍布全球的光纤网络已经是信息传输的有力载体,通信波段的量子存储器因容易嵌入到当前的光纤网络中而备受重视。聚焦于稀土离子掺杂固态体系的通信波段光量子存储,首先介绍稀土离子掺杂固态量子存储的基本原理,包括稀土掺杂材料特性以及存储协议等,然后介绍目前的研究现状,最后简要分析其未来的发展趋势,并对量子互联网的构建做出展望。     

新型InGaAs/InP多量子阱异质结构掺杂超晶格光波导调制器

提出一种新型的InGaAs/InP多量子阱异质结构掺杂超晶格光波导调制器。这种结构的器件结合了多量子阱大的光吸收非线性和掺杂超晶格低激发强度的优点,因此具有低驱动偏压差、高通断比率和高的调制响应速率。低的驱动偏压差、小的器件尺寸以及通过扩散形成的分隔接触电极结构(因此可以和传统的平面加工技术兼容),使这种器件特别适合于作为大规模光电集成的单元光调制器和光开关。     

中德科研人员研制出高性能量子存储器

中科院院士、中国科技大学教授潘建伟等人与德国科研人员合作,日前在全球首次实验实现了具有高读出效率、长存储寿命的高性能量子存储器,在新一代量子计算研究中迈出重要一步。量子计算被认为可能是全球下一代通信和计算机技术的基础性研究,但在量子存储器这一关键器件的既往研究中,存储寿命和读出效率两个主要性能指标一直无法实现同步提升:存储寿命如提升至毫秒量级,读出效率仅有20%左右;如读出效率提升至70%,存储寿命又仅有几百纳秒到几微秒。这种仅具备单一较好性能指标的量子存储器,不能满足量子计算的应用需求。     

具有透明波导的量子阱半导体激光器及其光集成技术

本文论述了具有透明波导结构的量子阱半导体激光器及其光集成技术的基本原理及主要优点。尤其在实现高功率窄渴束输出的光集成器件方面更显出其独特的优点。     

复合量子点MOSFET结构存储器的电路模拟

本文采用准经典近似的Monte Carlo方法对复合量子点MOSFET结构存储器的等效单电子电路进行了模拟.研究结果表明,由于台阶状的复合隧穿势垒的作用,存储器的存储时间特性可得到极大提高.我们进一步研究了N沟道锗/硅复合量子点MOSFET结构存储器的时间特性,得到其存储时间可长达数年,同时写擦时间可分别为μs和ns量级,从而这种新型的器件结构可以有效解决快速编程和长久存储间的矛盾.     

具有透明波导的量子阱半导体激光器及其光集成技术

本文论述了具有透明波导结构的量子阱半导体激光器及其光集成技术的其本原理及主要优点。尤其在实现高功率窄光束输出的光集成器件方面更显出其独特的优点。     

光子晶体谐振腔捕获光脉冲

将纳米腔集成在一个芯片上,通过集成波导来实现光子的传输、存储及交换可以应用于量子信息处理,该技术的关键是如何控制光子的存储和释放。最近,日本京都大学的研究人员首次提出了通过Q因子的动态控制来控制光子。     

一种高效率的1060 nm半导体激光器设计

设计了一种高效的1060 nm大功率半导体激光器,该激光器包含有源层、波导层和光限制层。其中有源层采用InGaAs/GaAs量子阱（QW）结构,将该层控制在临界厚度范围内,提高腔内量子效率;波导层采用非故意掺杂GaAs材料非对称大光学腔结构,减小空腔损耗;光限制层采用掺杂的Al0.25Ga0.75As材料形成线性的过渡,以减小串联电阻。应用MOCVD对器件结构进行优化,外延,制作和封装测试,获得功率效率为47.4％的1060 nm半导体激光器。实验结果表明,腔内量子效率达到98.57％,腔损仅为0.273 cm-1。在室温下,QCW脉冲条件下制备的器件具有4 mm腔长和100μm条宽的器件,效率达到47.4％,峰值波长为1059.4 nm。     

纳米电子器件

概述了用于超高密度集成电子计算机的纳米尺寸电子开关器件的研究进展。讨论了场效应晶体管的两类替代物： （１） 量子效应和单电子固态器件, （２） 分子电子器件。提出了每一类器件的分类方法, 描述了其工作原理并对各种器件进行了比较     

基于聚焦离子束技术的可见光光子调控

采用晶圆级工艺,制备了一种单片集成光源和直波导的硅基氮化镓光电集成器件,结合聚焦离子束技术,使用Ga离子束在直波导上刻蚀形成了一个布拉格反射镜（DBR）,并对器件的光子调控功能进行研究.特殊的InGaN波导结构使得器件在制备过程中不再需要复杂的硅移除和晶片背面减薄工艺,硅衬底可以保持完整.实验结果表明,作为光源的多量子阱发光二极管（MQW-LED）具有良好的电流-电压特性.MQW-LED开启后部分光子耦合进直波导,被限制在波导内向前传输,在DBR处发生全反射并部分衍射到自由空间中.由器件的电致发光光谱可知,制备在波导上的DBR对波导内传输的光子进行了有效调控.     

纳米电子器件

概述了用于超高密度集成电子计算机的纳米尺寸电子开关器件的研究进展。讨论了场效应晶体管的两类替代物：（１）量子效应的单电子固态器件；（２）分子电子器件。提出了每一类器件的分类方法，描述了其在工作原理并对各种器件进行了比较。     

面向量子点电致发光二极管的蓝光InP和ZnSe量子点研究现状

作为传统显示器强有力的竞争者之一,量子点发光二极管（QLED）在显示领域备受关注。然而,高性能蓝光QLED器件的发光材料中通常含有镉或铅,这两类重金属有毒元素对人体健康和生态环境不利,也阻碍了QLED器件的规模化商用进程。因此,高质量无镉无铅型蓝光量子点材料的研发成为推动新型显示产业发展的动力和业界迫切追求的目标。历经数十年发展,InP和ZnSe等无镉无铅量子点材料的蓝光发射性能已取得较大进步,随着合成策略及蓝光材料的进一步优化改进,环境友好型蓝光量子点发光二极管器件性能有望追上传统红、绿光量子点器件的步伐。本文分别从合成优化手段、表面包覆策略、核壳结构类型、发光性能参数等方面进行汇总,系统综述了当前无镉无铅型蓝光InP和ZnSe量子点材料的研究进展,指出了QLED蓝光材料未来的发展方向。     

量子器件与量子信息技术

从信息社会的发展分析提出了量子器件及量子信息技术产生和发展的必然性,介绍了谐振隧穿器件、单电子器件、电子波导晶体管等纳米电子器件及其特点,对量子激光器和量子信息技术及其性能作了简要介绍,并给出了应用前景.     

基于FPGA控制的高速固态存储器设计

文中对固态存储器进行了需求分析,根据航天工程对高速固态存储器的需求,确定了设计方案.针对航天工程对高速固态存储器速率要求较高的特点,在逻辑设计方面采用流水线技术、并行总线技术.在器件选择方面,采用LVDS构成接口电路,FPGA构成控制逻辑电路电路,SDRAM芯片阵列构成存储电路.设计了高速固态存储器.该设计简化了硬件电路,大大提高了存储数据的速率.     

应变自组装InAlAs量子点材料和红光量子点激光器

通过提高量子点材料的质量和优化量子点激光器材料的结构 ,研制出高质量的应变自组装 In Al As/Al Ga As/Ga As量子点材料和低温连续激射的红光量子点激光器。器件性能达到国际同类研究的最好水平     

新型结构的1.3μmGexSi1—x／SiMQW波导探测器的优化设计

本首次提出了一种新型的环形ＧｅｘＳｉ１－ｘ／Ｓｉ波导探测器结构，器件的主体由３μｍ宽的环形波导构成，器件的输入端是８μｍ宽的波导，这两部分通过劈形波导过渡连接，各部分经过优化设计，可以同时实现高的耦合效率和高内量子效率，对于器件的材料结构，电学和光学特性进行了仔细的分析与设计，结果表明，优化设计的器件其外量子效率可达２８％，比已经报道的直波导探测器的外量子效率提高２－３倍，而上升下降时间仍然保持     

量子线电子波导特性的讨论

电子波导器件是今后量子线十分重要的应用领域之一。本文从薛定谔方程出发，得出了有关量子线中传输电子特性的一组约束方程，也即描述量子线电子波导特性的方程组，用数值法求解该隐含方程组，可以得到电子能量Ｅ、传播常数β的关系曲线和量子线结构参数ｄｘ、ｄｙ之间的关系。     

自由电子激光器中的光子量子统计性质

本文给出了研究自由电子激光中光子量子统计性质的一种新途径,并计讨了初始激光场强度对器件增益和光量子统计性质的影响。     

1.3μm波段单横模大功率输出量子点激光器

为了制备大功率、单横模输出的量子点激光器,对有源多模干涉波导结构进行了研究。通过优化器件结构设计,采用1×1型有源多模干涉波导结构,以均匀多层InAs/InGaAs/GaAs量子点材料作为有源区,制备了1.3μm波段的有源多模干涉结构量子点激光器。连续电流注入条件下的测试结果表明,与传统的均匀波导结构器件相比,有源多模干涉结构器件具有更低的串联电阻和更好的散热性能;在连续电流为0.5A的小注入情况下,器件的输出功率可达114mW、中心波长为1332nm。结果表明,有源多模干涉结构器件是制备大功率、单横模输出光发射器件的一种有效的器件结构。     

电吸收调制器与半导体光放大器和双波导模斑转换器的单片集成

采用选择区域生长、量子阱混杂和非对称双波导技术制作了电吸收调制器与半导体光放大器和双波导模斑转换器的单片集成器件.器件在波长1.55～1.60μm范围内,3dB带宽大于10GHz,直流消光比为25dB,插入损耗小于0dB,远场发散角为7.3°×18.0°,与单模光纤的耦合效率达3.0dB.