Nová technológiakvantový fotodetektor
Najmenší kremíkový čip na svete, kvantovýfotodetektor
Výskumný tím v Spojenom kráľovstve nedávno dosiahol dôležitý prielom v miniaturizácii kvantovej technológie, keď úspešne integroval najmenší kvantový fotodetektor na svete do kremíkového čipu. Práca s názvom „Bi-CMOS elektronický fotonický integrovaný obvod kvantového detektora svetla“ bola publikovaná v časopise Science Advances. V 60. rokoch 20. storočia vedci a inžinieri prvýkrát miniaturizovali tranzistory na lacné mikročipy, čo bola inovácia, ktorá uviedla informačný vek. Teraz vedci prvýkrát demonštrovali integráciu kvantových fotodetektorov tenších ako ľudský vlas na kremíkový čip, čím nás o krok priblížili k ére kvantovej technológie, ktorá využíva svetlo. Základom pre realizáciu novej generácie pokročilých informačných technológií je 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 samotná výroba kvantového počítača vyžaduje veľké množstvo komponentov.
Výskumníci v Spojenom kráľovstve predviedli kvantový fotodetektor s integrovanou plochou obvodu iba 80 mikrónov krát 220 mikrónov. Takáto malá veľkosť umožňuje kvantovým fotodetektorom byť veľmi rýchle, čo je nevyhnutné pre dosiahnutie vysokorýchlostných...kvantová komunikáciaa umožnenie vysokorýchlostnej prevádzky optických kvantových počítačov. Použitie zavedených a komerčne dostupných výrobných techník uľahčuje skoré uplatnenie 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 návrhu určitých kvantových počítačov.
Hoci sú tieto detektory rýchle a malé, sú tiež 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, dokáže určiť citlivosť optického senzora a možno ho použiť na matematickú rekonštrukciu kvantového stavu. Štúdia ukázala, že zmenšenie a zrýchlenie optického detektora neovplyvnilo jeho citlivosť na meranie kvantových stavov. V budúcnosti výskumníci plánujú integrovať do čipovej škály ďalší prevratný hardvér kvantovej technológie, aby sa ďalej zlepšila účinnosť nového...optický detektora otestovať ho v rôznych aplikáciách. Aby bol detektor širšie dostupný, výskumný tím ho vyrobil pomocou komerčne dostupných fontánových generátorov. Tím však zdôrazňuje, že je nevyhnutné pokračovať v riešení výziev škálovateľnej výroby pomocou kvantovej technológie. Bez demonštrácie skutočne škálovateľnej výroby kvantového hardvéru bude vplyv a výhody kvantovej technológie oneskorené a obmedzené. Tento prielom predstavuje dôležitý krok k dosiahnutiu rozsiahlych aplikácií...kvantová technológiaa budúcnosť kvantových výpočtov a kvantovej komunikácie je plná nekonečných možností.
Obrázok 2: Schematický diagram princípu zariadenia.
Čas uverejnenia: 3. decembra 2024