Nowa technologiaFotodetektor kwantowy
Najmniejszy na świecie krzemowy kwantfotodetektor
Niedawno zespół badawczy w Wielkiej Brytanii dokonał ważnego przełomu w miniaturyzacji technologii kwantowej, z powodzeniem zintegrował najmniejszy na świecie fotodetektor kwantowy z krzemowym układem. Praca, zatytułowana „BI-CMOS Electronic Photonic Integrated Circuit Circuit Qualum Detector”, opublikowano w Science Advances. W latach 60. naukowcy i inżynierowie po raz pierwszy zminiaturuzowali tranzystory na tanie mikroczipy, innowację, która zapoczątkowała epokę informacji. Teraz naukowcy po raz pierwszy zademonstrowali integrację kwantowych fotodetektorów cieńszych niż ludzkie włosy z krzemowym układem, zbliżając nas o krok do ery technologii kwantowej wykorzystującej światło. Aby zrealizować następną generację zaawansowanej technologii informacyjnej, fundament jest produkcja na dużą skalę 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 wysokowydajnego sprzętu kwantowego na dużą skalę ma kluczowe znaczenie dla obliczeń kwantowych, ponieważ nawet budowanie komputera kwantowego wymaga dużej liczby komponentów.
Naukowcy w Wielkiej Brytanii wykazali fotodetektor kwantowy o zintegrowanym obszarze obwodu zaledwie 80 mikronów na 220 mikronów. Taki niewielki rozmiar pozwala na bardzo szybkie fotodetektory kwantowe, co jest niezbędne do odblokowania szybkiej prędkościkomunikacja kwantowai umożliwiające szybkie działanie optycznych komputerów kwantowych. Wykorzystanie ustalonych i dostępnych w handlu technik produkcyjnych ułatwia wczesne zastosowanie w innych obszarach technologicznych, takich jak wykrywanie i komunikacja. Takie detektory są używane w szerokiej gamie zastosowań w optyce kwantowej, mogą działać w temperaturze pokojowej i są odpowiednie do komunikacji kwantowej, wyjątkowo wrażliwych czujników, takich jak najnowocześniejsze wykrywacze fal grawitacyjnych oraz w projektowaniu niektórych komputerów kwantowych.
Chociaż te detektory są szybkie i małe, są również bardzo wrażliwe. Kluczem do pomiaru światła kwantowego jest wrażliwość na szum kwantowy. Mechanika kwantowa wytwarza niewielkie, podstawowe poziomy hałasu we wszystkich układach optycznych. Zachowanie tego szumu ujawnia informacje o rodzaju światła kwantowego przesyłanego w systemie, może określić wrażliwość czujnika optycznego i może być używane do matematycznego rekonstrukcji stanu kwantowego. Badanie wykazało, że uczynienie detektora optycznego mniejszego i szybszego nie utrudniało jego wrażliwości na pomiar stanów kwantowych. W przyszłości naukowcy planują zintegrować inny przełomowy sprzęt technologii kwantowej w skali układu, dodatkowo poprawia wydajność nowegoDetektor optycznyi przetestuj go w różnych zastosowaniach. Aby detektor był szerzej dostępny, zespół badawczy wyprodukował go za pomocą dostępnych w handlu fontannerów. Zespół podkreśla jednak, że bardzo ważne jest, aby kontynuować wyzwania skalowalnej produkcji za pomocą technologii kwantowej. Bez wykazania naprawdę skalowalnej produkcji sprzętu kwantowego wpływ i korzyści technologii kwantowej będą opóźnione i ograniczone. Ten przełom oznacza ważny krok w kierunku osiągnięcia zastosowań na dużą skalęTechnologia kwantowaoraz przyszłość obliczeń kwantowych i komunikacji kwantowej jest pełna nieograniczonych możliwości.
Rysunek 2: Schemat zasady urządzenia.
Czas postu: grudzień 03-2024