研究旨在利用硅中的点缺陷来推进量子通信和计算

莱斯大学电气与计算机工程系助理教授陈松涛荣获著名的国家科学基金会职业奖，以通过利用缺陷(称为点缺陷)来推动量子网络的 发展硅 材料。

这些补助金每年都会颁发给精选的约 500 名早期职业教师，他们涉及各个学科，从事开创性研究，并致力于通过外展和教育发展自己的领域。

陈将利用这笔为期五年、价值 75 万美元的资助，研究光与物质之间的量子级相互作用如何帮助消除限制量子通信和计算大规模实施的障碍，这有助于解决医学、网络安全、人工智能等领域的复杂 问题。情报、工程等

Chen 的研究调查了光子 与T 中心(最近发现的一种硅中点缺陷类型)之间的相互作用 如何用于量子信息应用。

“固态硅中的原子以完美的晶格组织，”陈说。“T 中心是该晶格规则性中的一个点缺陷。这个缺陷有一个自旋 组件，我们可以用它来构建量子位 ，还有一个光学组件，可以用来与自旋交互。对 T 中心量子位的相干控制、测量和纠缠的研究可以帮助将它们变成量子网络节点的构建块。”

陈希望解决的量子通信中最具挑战性的问题之一是传输过程中的信号丢失。

“每当构成光信号的光子在光纤中传播时，其中一些光子会在传播一定距离时丢失，这意味着信号传播的时间越长，信号就会变得越弱。信号损失随着距离的增加呈指数级增长，”陈说。

T 中心产生的光子在信号传输过程中丢失的可能性显着降低，这使得它们特别适合光纤通信。

“硅是一个成熟的平台，是过去几十年集成电路 和硅光子学成功的基础，”陈说。“硅平台上的光子器件集成有助于增强 T 中心的光学控制和测量。

“我的长期研究目标之一是开发基于T中心的硅量子光子芯片 ，并构建一个功能齐全、占地面积小的量子信息处理系统。”

除了研究之外，陈还计划制定和实施教育和推广计划，让处于不同教学阶段的学生参与量子研究。

“由于量子研究的快速发展，我们在某种程度上缺乏有才华和多样化的学生和研究人员，”陈说。“我们计划在研究生和本科生层面解决这个问题。我们还计划将高中教育推广纳入其中。