Új technológia akvantum fotodetektor
A világ legkisebb szilícium chip kvantumafotodetektor
A közelmúltban egy brit kutatócsoport jelentős áttörést ért el a kvantumtechnológia miniatürizálásában, sikeresen integrálták a világ legkisebb kvantumfotodetektorát egy szilícium chipbe. Az „A Bi-CMOS elektronikus fotonikus integrált áramkörű kvantumfénydetektor” című munkát a Science Advances folyóiratban tették közzé. Az 1960-as években a tudósok és mérnökök először miniatürizálták a tranzisztorokat olcsó mikrochipekre, ez az innováció elindította az információs korszakot. A tudósok most először mutatták be az emberi hajnál vékonyabb kvantumfotodetektorok szilícium chipbe való integrálását, ezzel egy lépéssel közelebb kerültünk a fényt használó kvantumtechnológia korszakához. A fejlett információs technológia következő generációjának megvalósításához a nagy teljesítményű elektronikus és fotonikus berendezések nagyüzemi gyártása jelenti az alapját. A kvantumtechnológia gyártása a meglévő kereskedelmi létesítményekben folyamatos kihívást jelent az egyetemi kutatások és a vállalatok számára világszerte. A nagy teljesítményű kvantumhardver nagyüzemi gyártása elengedhetetlen a kvantumszámításhoz, mert még egy kvantumszámítógép megépítéséhez is nagyszámú alkatrészre van szükség.
Az Egyesült Királyság kutatói egy kvantumfotodetektort mutattak be, amelynek integrált áramköre mindössze 80 x 220 mikron. Az ilyen kis méret lehetővé teszi, hogy a kvantumfotodetektorok nagyon gyorsak legyenek, ami elengedhetetlen a nagy sebességű feloldáshozkvantumkommunikációvalamint optikai kvantumszámítógépek nagy sebességű működésének lehetővé tétele. A bevált és kereskedelmi forgalomban kapható gyártási technikák használata megkönnyíti a korai alkalmazást más technológiai területeken, mint például az érzékelés és a kommunikáció. Az ilyen detektorokat a legkülönfélébb alkalmazási területeken használják a kvantumoptikában, szobahőmérsékleten működhetnek, és alkalmasak kvantumkommunikációra, rendkívül érzékeny érzékelők, például a legkorszerűbb gravitációs hullámdetektorok, valamint bizonyos kvantumok tervezésére. számítógépek.
Bár ezek az érzékelők gyorsak és kicsik, nagyon érzékenyek is. A kvantumfény mérésének kulcsa a kvantumzajra való érzékenység. A kvantummechanika apró, alapszintű zajt produkál minden optikai rendszerben. Ennek a zajnak a viselkedése információkat tár fel a rendszerben áthaladó kvantumfény típusáról, meghatározhatja az optikai érzékelő érzékenységét, és felhasználható a kvantumállapot matematikai rekonstruálására. A tanulmány kimutatta, hogy az optikai detektor kisebbre és gyorsabbá tétele nem akadályozza annak érzékenységét a kvantumállapotok mérésére. A jövőben a kutatók azt tervezik, hogy más zavaró kvantumtechnológiai hardvereket integrálnak a chipskálába, tovább javítva az új technológia hatékonyságát.optikai detektor, és tesztelje különféle alkalmazásokban. A detektor szélesebb körben elérhetővé tétele érdekében a kutatócsoport a kereskedelemben kapható szökőkútok felhasználásával állította elő. A csapat azonban hangsúlyozza, hogy kritikus fontosságú, hogy továbbra is kezeljük a skálázható gyártás kihívásait a kvantumtechnológiával. A valóban méretezhető kvantumhardvergyártás bemutatása nélkül a kvantumtechnológia hatása és előnyei késni fognak és korlátozottak lesznek. Ez az áttörés fontos lépést jelent a nagyszabású alkalmazások megvalósítása felékvantumtechnológia, és a kvantumszámítás és a kvantumkommunikáció jövője végtelen lehetőségekkel teli.
2. ábra: A készülék elvének sematikus diagramja.
Feladás időpontja: 2024. december 03