Nowa technologiafotodetektor kwantowy
Najmniejszy na świecie kwantowy układ krzemowyfotodetektor
Niedawno zespół badawczy w Wielkiej Brytanii dokonał ważnego przełomu w miniaturyzacji technologii kwantowej, udało mu się zintegrować najmniejszy na świecie fotodetektor kwantowy z chipem krzemowym. Praca zatytułowana „A Bi-CMOS Electronic Photonic Integrated Circuit Quantum Light Detector” została opublikowana w czasopiśmie Science Advances. W latach sześćdziesiątych naukowcy i inżynierowie po raz pierwszy zminiaturyzowali tranzystory w tanich mikrochipach, co było innowacją, która zapoczątkowała erę informacji. Teraz naukowcy po raz pierwszy zademonstrowali integrację fotodetektorów kwantowych cieńszych od ludzkiego włosa z chipem krzemowym, przybliżając nas o krok do ery technologii kwantowej wykorzystującej światło. Aby zrealizować następną generację zaawansowanej technologii informacyjnej, podstawą jest produkcja na dużą skalę wysokowydajnego sprzętu elektronicznego i fotonicznego. Wytwarzanie technologii kwantowej w istniejących obiektach komercyjnych stanowi ciągłe wyzwanie dla badaczy uniwersyteckich i firm na całym świecie. Możliwość wyprodukowania wysokowydajnego sprzętu kwantowego na dużą skalę ma kluczowe znaczenie dla obliczeń kwantowych, ponieważ nawet zbudowanie komputera kwantowego wymaga dużej liczby komponentów.
Naukowcy z Wielkiej Brytanii zademonstrowali fotodetektor kwantowy o powierzchni obwodu scalonego wynoszącej zaledwie 80 mikronów na 220 mikronów. Tak małe rozmiary pozwalają fotodetektorom kwantowym działać bardzo szybko, co jest niezbędne do odblokowania dużych prędkościkomunikacja kwantowai umożliwienie szybkiego działania optycznych komputerów kwantowych. Stosowanie ustalonych i dostępnych na rynku technik produkcyjnych ułatwia wczesne zastosowanie w innych obszarach technologii, takich jak wykrywanie i komunikacja. Detektory takie mają szerokie zastosowanie w optyce kwantowej, mogą pracować w temperaturze pokojowej i nadają się do komunikacji kwantowej, niezwykle czułych czujników, takich jak najnowocześniejsze detektory fal grawitacyjnych, a także do projektowania niektórych detektorów kwantowych. komputery.
Chociaż detektory te są szybkie i małe, są również bardzo czułe. Kluczem do pomiaru światła kwantowego jest wrażliwość na szum kwantowy. Mechanika kwantowa wytwarza niewielkie, podstawowe poziomy szumu we wszystkich układach optycznych. Zachowanie tego szumu ujawnia informację o rodzaju światła kwantowego przesyłanego w układzie, może określić czułość czujnika optycznego i może zostać wykorzystane do matematycznej rekonstrukcji stanu kwantowego. Badania wykazały, że zmniejszenie i przyspieszenie detektora optycznego nie zmniejszyło jego czułości na pomiar stanów kwantowych. W przyszłości badacze planują zintegrować inny, przełomowy sprzęt technologii kwantowej ze skalą chipową, jeszcze bardziej poprawić wydajność nowegodetektor optycznyi przetestuj go w różnych zastosowaniach. Aby detektor był szerzej dostępny, zespół badawczy wyprodukował go przy użyciu dostępnych na rynku fontann. Zespół podkreśla jednak, że niezwykle istotne jest dalsze stawianie czoła wyzwaniom związanym ze skalowalną produkcją za pomocą technologii kwantowej. Bez wykazania prawdziwie skalowalnej produkcji sprzętu kwantowego wpływ i korzyści technologii kwantowej będą opóźnione i ograniczone. Ten przełom stanowi ważny krok w kierunku zastosowań na dużą skalętechnologia kwantowa, a przyszłość obliczeń kwantowych i komunikacji kwantowej jest pełna nieskończonych możliwości.
Rysunek 2: Schemat ideowy zasady działania urządzenia.
Czas publikacji: 03 grudnia 2024 r