Nowa technologiafotodetektor kwantowy
Najmniejszy na świecie krzemowy chip kwantowyfotodetektor
Niedawno brytyjski zespół badawczy dokonał ważnego przełomu w miniaturyzacji technologii kwantowej, integrując najmniejszy na świecie fotodetektor kwantowy w krzemowym układzie scalonym. Praca zatytułowana „Kwantowy detektor światła oparty na elektronicznym fotonicznym układzie scalonym Bi-CMOS” została opublikowana w czasopiśmie Science Advances. W latach 60. XX wieku naukowcy i inżynierowie po raz pierwszy zminiaturyzowali tranzystory na tanich mikroprocesorach, co zapoczątkowało erę informacji. Teraz naukowcy po raz pierwszy zademonstrowali integrację kwantowych fotodetektorów cieńszych od ludzkiego włosa na krzemowym układzie scalonym, przybliżając nas o krok do ery technologii kwantowej wykorzystującej światło. Fundamentem dla rozwoju kolejnej generacji zaawansowanych technologii informatycznych jest masowa produkcja wysokowydajnego sprzętu elektronicznego i fotonicznego. Produkcja technologii kwantowej w istniejących obiektach komercyjnych stanowi nieustające wyzwanie dla badań uniwersyteckich i firm na całym świecie. Możliwość wytwarzania na dużą skalę wydajnego sprzętu kwantowego jest kluczowa dla komputerów kwantowych, ponieważ nawet zbudowanie komputera kwantowego wymaga dużej liczby komponentów.
Naukowcy z Wielkiej Brytanii zademonstrowali fotodetektor kwantowy o powierzchni układu scalonego wynoszącej zaledwie 80 na 220 mikronów. Tak mały rozmiar pozwala fotodetektorom kwantowym działać bardzo szybko, co jest niezbędne do odblokowania szybkich rozwiązań.komunikacja kwantowai umożliwienie szybkiej pracy optycznych komputerów kwantowych. Wykorzystanie uznanych i dostępnych komercyjnie technik produkcji ułatwia wczesne zastosowanie w innych obszarach technologii, takich jak czujniki i komunikacja. Takie detektory są wykorzystywane w szerokim zakresie zastosowań 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 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 generuje 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 wykorzystane do matematycznej rekonstrukcji stanu kwantowego. Badanie wykazało, że zmniejszenie i przyspieszenie detektora optycznego nie wpłynęło negatywnie na jego czułość w pomiarach stanów kwantowych. W przyszłości naukowcy planują zintegrować inny przełomowy sprzęt technologii kwantowej z układem scalonym, aby jeszcze bardziej zwiększyć wydajność nowego układu.detektor optycznyi przetestować go w wielu różnych zastosowaniach. Aby zapewnić szerszą dostępność detektora, zespół badawczy wyprodukował go za pomocą dostępnych komercyjnie urządzeń typu „fontanner”. Zespół podkreśla jednak, że kluczowe jest dalsze podejmowanie wyzwań związanych ze skalowalną produkcją z wykorzystaniem technologii kwantowej. Bez zademonstrowania prawdziwie skalowalnej produkcji sprzętu kwantowego, wpływ i korzyści płynące z technologii kwantowej będą opóźnione i ograniczone. Ten przełom stanowi ważny krok w kierunku osiągnięcia zastosowań na dużą skalę.technologia kwantowaa przyszłość komputerów kwantowych i komunikacji kwantowej jest pełna nieograniczonych możliwości.
Rysunek 2: Schematyczny diagram przedstawiający zasadę działania urządzenia.
Czas publikacji: 03-12-2024