Nowa technologiafotodetektor kwantowy
Najmniejszy na świecie układ krzemowy kwantowyfotodetektor
Niedawno zespół badawczy w Wielkiej Brytanii dokonał ważnego przełomu w miniaturyzacji technologii kwantowej, pomyślnie zintegrował najmniejszy na świecie fotodetektor kwantowy z krzemowym chipem. Praca zatytułowana „A Bi-CMOS electronic photonic integrated circuit quantum light detector” została opublikowana w Science Advances. W latach 60. naukowcy i inżynierowie po raz pierwszy zminiaturyzowali tranzystory na tanich mikrochipach, co było innowacją, która zapoczątkowała erę informacji. Teraz naukowcy po raz pierwszy zademonstrowali integrację kwantowych fotodetektorów cieńszych od ludzkiego włosa na krzemowym chipie, co przybliżyło nas o krok do ery technologii kwantowej wykorzystującej światło. Aby zrealizować kolejną generację zaawansowanej technologii informacyjnej, podstawą jest masowa produkcja wysokowydajnego sprzętu elektronicznego i fotonicznego. Produkcja technologii kwantowej w istniejących obiektach komercyjnych jest ciągłym wyzwaniem dla badań uniwersyteckich i firm na całym świecie. Możliwość produkcji na dużą skalę wydajnego sprzętu kwantowego jest kluczowa dla komputerów kwantowych, ponieważ nawet zbudowanie komputera kwantowego wymaga dużej liczby komponentów.
Naukowcy w Wielkiej Brytanii zademonstrowali kwantowy fotodetektor o powierzchni układu scalonego wynoszącej zaledwie 80 mikronów na 220 mikronów. Tak mały rozmiar pozwala na bardzo szybkie działanie fotodetektorów kwantowych, co jest niezbędne do odblokowania szybkichkomunikacja kwantowai umożliwiając szybką pracę optycznych komputerów kwantowych. Wykorzystanie ustalonych i dostępnych komercyjnie technik produkcji ułatwia wczesne zastosowanie w innych obszarach technologii, takich jak wykrywanie i komunikacja. Takie detektory są używane w szerokiej gamie zastosowań w optyce kwantowej, mogą działać w temperaturze pokojowej i nadają się do komunikacji kwantowej, niezwykle czułych czujników, takich jak najnowocześniejsze detektory fal grawitacyjnych, a także do projektowania niektórych komputerów kwantowych.
Chociaż te detektory 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 informacje o rodzaju światła kwantowego przesyłanego w układzie, może określić czułość czujnika optycznego i może być użyte do matematycznej rekonstrukcji stanu kwantowego. Badanie wykazało, że zmniejszenie i przyspieszenie detektora optycznego nie wpłynęło negatywnie na jego czułość w pomiarze stanów kwantowych. W przyszłości naukowcy planują zintegrować inny przełomowy sprzęt technologii kwantowej ze skalą układu scalonego, aby jeszcze bardziej zwiększyć wydajność nowegodetektor optycznyi przetestować go w wielu różnych zastosowaniach. Aby uczynić detektor szerzej dostępnym, zespół badawczy wyprodukował go przy użyciu dostępnych komercyjnie fontann. Zespół podkreśla jednak, że kluczowe jest kontynuowanie rozwiązywania wyzwań związanych ze skalowalną produkcją przy użyciu technologii kwantowej. Bez zademonstrowania prawdziwie skalowalnej produkcji sprzętu kwantowego wpływ i korzyści technologii kwantowej zostaną opóźnione i ograniczone. To przełomowe odkrycie stanowi ważny krok w kierunku osiągnięcia zastosowań na dużą skalętechnologia kwantowaa przyszłość komputerów kwantowych i komunikacji kwantowej jest pełna nieograniczonych możliwości.
Rysunek 2: Schematyczny diagram przedstawiający zasadę działania urządzenia.
Czas publikacji: 03-12-2024