Nová technológiakvantový fotodetektor
Najmenšie kvantum kremíkových čipov na svetefotodetektor
Nedávno výskumný tím v Spojenom kráľovstve urobil dôležitý prelom v miniaturizácii kvantovej technológie, úspešne integroval najmenší kvantový fotodetektor na svete do kremíkového čipu. Práca s názvom „Bi-CMOS elektronický fotonický integrovaný obvod kvantového svetelného detektora“ je publikovaná v Science Advances. V šesťdesiatych rokoch vedci a inžinieri najprv miniaturizovali tranzistory na lacné mikročipy, čo bola inovácia, ktorá ohlásila informačný vek. Vedci teraz prvýkrát preukázali integráciu kvantových fotodetektorov tenších ako ľudský vlas na kremíkový čip, čím sme sa o krok priblížili k ére kvantovej technológie, ktorá využíva svetlo. Na realizáciu ďalšej generácie pokročilých informačných technológií je základom rozsiahla výroba vysokovýkonných elektronických a fotonických zariadení. Výroba kvantovej technológie v existujúcich komerčných zariadeniach je neustálou výzvou pre univerzitný výskum a spoločnosti na celom svete. Schopnosť vyrábať vysokovýkonný kvantový hardvér vo veľkom meradle je pre kvantové výpočty kľúčová, pretože aj zostavenie kvantového počítača si vyžaduje veľké množstvo komponentov.
Výskumníci v Spojenom kráľovstve demonštrovali kvantový fotodetektor s plochou integrovaného obvodu iba 80 mikrónov x 220 mikrónov. Takáto malá veľkosť umožňuje, aby boli kvantové fotodetektory veľmi rýchle, čo je nevyhnutné na odblokovanie vysokej rýchlostikvantová komunikáciaa umožňujúci vysokorýchlostnú prevádzku optických kvantových počítačov. Použitie zavedených a komerčne dostupných výrobných techník uľahčuje skorú aplikáciu v iných technologických oblastiach, ako je snímanie a komunikácia. Takéto detektory sa používajú v širokej škále aplikácií v kvantovej optike, môžu pracovať pri izbovej teplote a sú vhodné pre kvantovú komunikáciu, extrémne citlivé senzory, ako sú najmodernejšie detektory gravitačných vĺn a pri navrhovaní určitých kvantových počítačov.
Hoci sú tieto detektory rýchle a malé, sú zároveň veľmi citlivé. Kľúčom k meraniu kvantového svetla je citlivosť na kvantový šum. Kvantová mechanika produkuje malé základné úrovne šumu vo všetkých optických systémoch. Správanie tohto šumu odhaľuje informácie o type kvantového svetla prenášaného v systéme, môže určiť citlivosť optického senzora a dá sa použiť na matematickú rekonštrukciu kvantového stavu. Štúdia ukázala, že zmenšenie a zrýchlenie optického detektora nebránilo jeho citlivosti na meranie kvantových stavov. V budúcnosti plánujú výskumníci integrovať ďalší rušivý hardvér kvantovej technológie do čipovej stupnice, čím sa ešte viac zlepší účinnosť novéhooptický detektora otestujte ho v rôznych aplikáciách. Aby bol detektor dostupnejší, výskumný tím ho vyrobil pomocou komerčne dostupných fontán. Tím však zdôrazňuje, že je nevyhnutné pokračovať v riešení výziev škálovateľnej výroby pomocou kvantovej technológie. Bez demonštrácie skutočne škálovateľnej výroby kvantového hardvéru sa vplyv a výhody kvantovej technológie oneskoria a obmedzia. Tento prielom predstavuje dôležitý krok k dosiahnutiu rozsiahlych aplikáciíkvantová technológiaa budúcnosť kvantových počítačov a kvantovej komunikácie je plná nekonečných možností.
Obrázok 2: Schéma princípu zariadenia.
Čas odoslania: 3. decembra 2024