Nova tehnologijakvantni fotodetektor
Najmanjši kvantni silicijev čip na svetufotodetektor
Nedavno je raziskovalna skupina v Združenem kraljestvu dosegla pomemben preboj pri miniaturizaciji kvantne tehnologije, saj so uspešno integrirali najmanjši kvantni fotodetektor na svetu v silicijev čip. Delo z naslovom »Bi-CMOS elektronski fotonski integrirani vezje kvantni detektor svetlobe« je objavljeno v reviji Science Advances. V šestdesetih letih prejšnjega stoletja so znanstveniki in inženirji najprej miniaturizirali tranzistorje na poceni mikročipe, kar je bila inovacija, ki je uvedla informacijsko dobo. Zdaj so znanstveniki prvič pokazali integracijo kvantnih fotodetektorjev, tanjših od človeškega lasu, na silicijev čip, kar nas približa obdobju kvantne tehnologije, ki uporablja svetlobo. Za uresničitev naslednje generacije napredne informacijske tehnologije je temelj obsežna proizvodnja visokozmogljive elektronske in fotonske opreme. Proizvodnja kvantne tehnologije v obstoječih komercialnih obratih je stalen izziv za univerzitetne raziskave in podjetja po vsem svetu. Zmožnost izdelave visokozmogljive kvantne strojne opreme v velikem obsegu je ključnega pomena za kvantno računalništvo, saj že sama izdelava kvantnega računalnika zahteva veliko število komponent.
Raziskovalci v Združenem kraljestvu so predstavili kvantni fotodetektor s površino integriranega vezja le 80 mikronov krat 220 mikronov. Tako majhna velikost omogoča, da so kvantni fotodetektorji zelo hitri, kar je bistveno za doseganje visokih hitrosti.kvantna komunikacijain omogočanje visokohitrostnega delovanja optičnih kvantnih računalnikov. Uporaba uveljavljenih in komercialno dostopnih proizvodnih tehnik omogoča zgodnjo uporabo na drugih tehnoloških področjih, kot sta zaznavanje in komunikacije. Takšni detektorji se uporabljajo v najrazličnejših aplikacijah v kvantni optiki, lahko delujejo pri sobni temperaturi in so primerni za kvantne komunikacije, izjemno občutljive senzorje, kot so najsodobnejši detektorji gravitacijskih valov, in pri načrtovanju nekaterih kvantnih računalnikov.
Čeprav so ti detektorji hitri in majhni, so tudi zelo občutljivi. Ključ do merjenja kvantne svetlobe je občutljivost na kvantni šum. Kvantna mehanika proizvaja drobne, osnovne ravni šuma v vseh optičnih sistemih. Obnašanje tega šuma razkriva informacije o vrsti kvantne svetlobe, ki se prenaša v sistemu, lahko določi občutljivost optičnega senzorja in se lahko uporabi za matematično rekonstrukcijo kvantnega stanja. Študija je pokazala, da zmanjšanje in pospešitev optičnega detektorja ni zmanjšala njegove občutljivosti za merjenje kvantnih stanj. V prihodnosti nameravajo raziskovalci v velikost čipa integrirati drugo prelomno strojno opremo kvantne tehnologije, kar bo še izboljšalo učinkovitost novega...optični detektor... in ga preizkusili v različnih aplikacijah. Da bi detektor postal širše dostopen, ga je raziskovalna skupina izdelala z uporabo komercialno dostopnih fontanerjev. Vendar pa ekipa poudarja, da je ključnega pomena še naprej obravnavati izzive skalabilne proizvodnje s kvantno tehnologijo. Brez demonstracije resnično skalabilne proizvodnje kvantne strojne opreme bo vpliv in koristi kvantne tehnologije odložen in omejen. Ta preboj pomeni pomemben korak k doseganju obsežnih aplikacij ...kvantna tehnologija, prihodnost kvantnega računalništva in kvantne komunikacije pa je polna neskončnih možnosti.
Slika 2: Shematski diagram načela naprave.
Čas objave: 3. dec. 2024