Nová technológiakvantový fotodetektor
Najmenšie kvantové kremíkové čipy na svetefotodetektor
Výskumný tím v Spojenom kráľovstve nedávno urobil dôležitý prielom v miniaturizácii kvantovej technológie, úspešne integroval najmenší kvantový fotodetektor na svete do kremíkového čipu. Práca s názvom „BI-CMOS Electronic Fotonic Integrovaný obvod kvantového detektora svetla“ je publikovaný v Science Advances. V 60. rokoch 20. storočia vedci a inžinieri najprv miniaturizovali tranzistory na lacné mikročipy, čo je inovácia, ktorá uvádzala v informačnom veku. Teraz vedci prvýkrát preukázali integráciu kvantových fotodetektorov tenšie ako ľudské vlasy na kremíkový čip, čím nám priblížili o krok bližšie k ére kvantovej technológie, ktorá využíva svetlo. Na realizáciu ďalšej generácie pokročilých informačných technológií je základom rozsiahla výroba vysoko výkonných elektronických a fotonických zariadení. Výrobná kvantová technológia v existujúcich komerčných zariadeniach je pretrvávajúcou výzvou pre výskum univerzity a spoločnosti na celom svete. Schopnosť vyrábať vysokovýkonný kvantový hardvér vo veľkom meradle je rozhodujúce pre kvantové výpočty, pretože dokonca aj budovanie kvantového počítača vyžaduje veľké množstvo komponentov.
Vedci v Spojenom kráľovstve preukázali kvantový fotodetektor s integrovanou plochou obvodu iba 80 mikrónov po 220 mikrónov. Takáto malá veľkosť umožňuje kvantové fotodetektory byť veľmi rýchly, čo je nevyhnutné na odomknutie vysokorýchlostnej rýchlostikvantová komunikáciaa umožnenie vysokorýchlostnej prevádzky optických kvantových počítačov. Používanie zavedených a komerčne dostupných výrobných techník uľahčuje včasnú aplikáciu v iných technologických oblastiach, ako je snímanie a komunikácia. Takéto detektory sa používajú v širokej škále aplikácií v kvantovej optike, môžu pracovať pri teplote miestnosti a sú vhodné pre kvantovú komunikáciu, mimoriadne citlivé senzory, ako sú najmodernejšie gravitačné detektory vlny a pri navrhovaní určitých kvantových počítačov.
Aj keď sú tieto detektory rýchle a malé, sú tiež veľmi citlivé. Kľúčom k meraniu kvantového svetla je citlivosť na kvantový hluk. Kvantová mechanika vytvára malú základnú úroveň hluku vo všetkých optických systémoch. Správanie tohto šumu odhaľuje informácie o type kvantového svetla prenášaného v systéme, môže určiť citlivosť optického senzora a môže sa použiť na matematickú rekonštrukciu kvantového stavu. Štúdia ukázala, že zmenšenie optického detektora a rýchlejšie nezmenilo jeho citlivosť na meranie kvantových stavov. V budúcnosti vedci plánujú integrovať ďalší rušivý hardvér kvantovej technológie do stupnice čipov, ďalej zlepšovať efektívnosť novéhooptický detektora otestujte ho v rôznych aplikáciách. Aby detektor sprístupnil, výskumný tím ho vyrobil pomocou komerčne dostupných fontán. Tím však zdôrazňuje, že je dôležité naďalej riešiť výzvy škálovateľnej výroby pomocou kvantovej technológie. Bez preukázania skutočne škálovateľnej kvantovej výroby hardvéru sa vplyv a výhody kvantovej technológie oneskorí a obmedzuje. Tento prielom znamená dôležitý krok k dosiahnutiu rozsiahlych aplikáciíkvantová technológiaa budúcnosť kvantového výpočtu a kvantovej komunikácie je plná nekonečných možností.
Obrázok 2: Schematický diagram princípu zariadenia.
Čas príspevku: december-03-2024