Új technológiakvantumfotodetektor
A világ legkisebb szilíciumchip kvantumfotodetektor
Nemrégiben egy brit kutatócsoport fontos áttörést ért el a kvantumtechnológia miniatürizálásában, sikeresen integrálták a világ legkisebb kvantumfotodetektorát egy szilíciumchipbe. A „Bi-CMOS elektronikus fotonikus integrált áramkörös kvantumfénydetektor” című munka a Science Advances folyóiratban jelent meg. Az 1960-as években tudósok és mérnökök elsőként miniatürizáltak tranzisztorokat olcsó mikrochipekre, ez az innováció pedig beindította az információs korszakot. Most a tudósok elsőként demonstrálták az emberi hajszálnál vékonyabb kvantumfotodetektorok szilíciumchipre való integrálását, ami egy lépéssel közelebb visz minket a fényt felhasználó kvantumtechnológia korszakához. A fejlett információs technológia következő generációjának megvalósításához a nagy teljesítményű elektronikus és fotonikus berendezések nagymértékű gyártása az alap. A kvantumtechnológia meglévő kereskedelmi létesítményekben történő gyártása folyamatos kihívást jelent az egyetemi kutatások és a vállalatok számára világszerte. A nagy teljesítményű kvantumhardver nagyméretű gyártásának képessége kulcsfontosságú a kvantum-számítástechnika szempontjából, mivel már egy kvantumszámítógép megépítéséhez is nagyszámú alkatrészre van szükség.
Az Egyesült Királyság kutatói bemutattak egy kvantumfotodetektort, amelynek integrált áramköri területe mindössze 80 mikron x 220 mikron. Ez a kis méret lehetővé teszi a kvantumfotodetektorok nagy sebességét, ami elengedhetetlen a nagy sebességű...kvantumkommunikációés lehetővé téve az optikai kvantumszámítógépek nagysebességű működését. A bevált és kereskedelmi forgalomban kapható gyártási technikák használata megkönnyíti a korai alkalmazást más technológiai területeken, például az érzékelésben és a kommunikációban. Az ilyen detektorokat a kvantupoptika számos alkalmazásában használják, szobahőmérsékleten is működhetnek, és alkalmasak kvantumkommunikációra, rendkívül érzékeny érzékelőkre, például a legmodernebb gravitációs hullámdetektorokra, valamint bizonyos kvantumszámítógépek tervezésében.
Bár ezek a detektorok gyorsak és kicsik, nagyon érzékenyek is. A kvantumfény mérésének kulcsa a kvantumézajra való érzékenység. A kvantummechanika minden optikai rendszerben apró, alapvető zajszinteket produkál. Ennek a zajnak a viselkedése információt szolgáltat a rendszerben áthaladó kvantumfény típusáról, meghatározhatja az optikai érzékelő érzékenységét, és felhasználható a kvantumállapot matematikai rekonstruálására. A tanulmány kimutatta, hogy az optikai detektor kisebbé és gyorsabbá tétele nem akadályozta a kvantumállapotok mérésére való érzékenységét. A kutatók a jövőben más diszruptív kvantumtechnológiai hardverek integrálását tervezik a chipskálába, tovább javítva az új...optikai detektor, és különféle alkalmazásokban tesztelik. A detektor szélesebb körű elérhetősége érdekében a kutatócsoport kereskedelmi forgalomban kapható szökőkutakkal gyártotta. A csapat azonban hangsúlyozza, hogy kritikus fontosságú a skálázható gyártás kihívásainak további kezelése a kvantumtechnológiával. A valóban skálázható kvantumhardver-gyártás demonstrálása nélkül a kvantumtechnológia hatása és előnyei késedelmet szenvednek és korlátozottak lesznek. Ez az áttörés fontos lépést jelent a nagyléptékű alkalmazások elérése felé.kvantumtechnológia, és a kvantum-számítástechnika és a kvantumkommunikáció jövője végtelen lehetőségekkel teli.
2. ábra: Az eszköz elvének vázlatos rajza.
Közzététel ideje: 2024. dec. 03.