Nova tehnologija zakvantni fotodetektor
Najmanjši kvantni silicijev čip na svetufotodetektor
Pred kratkim je raziskovalna skupina v Združenem kraljestvu naredila pomemben preboj v miniaturizaciji kvantne tehnologije, saj je najmanjši kvantni fotodetektor na svetu uspešno integrirala v silicijev čip. Delo z naslovom "Bi-CMOS elektronski fotonski integrirani vezni kvantni detektor svetlobe" je objavljeno v Science Advances. V šestdesetih letih prejšnjega stoletja so znanstveniki in inženirji prvi miniaturizirali tranzistorje na poceni mikročipe, kar je bila inovacija, ki je začela informacijsko dobo. Zdaj so znanstveniki prvič pokazali integracijo kvantnih fotodetektorjev, tanjših od človeškega lasu, na silikonski čip, s čimer smo korak bližje dobi kvantne tehnologije, ki uporablja svetlobo. Za uresničitev naslednje generacije napredne informacijske tehnologije je temelj obsežna proizvodnja visoko zmogljive elektronske in fotonske opreme. Proizvodnja kvantne tehnologije v obstoječih komercialnih obratih je stalen izziv za univerzitetne raziskave in podjetja po vsem svetu. Sposobnost izdelave visoko zmogljive kvantne strojne opreme v velikem obsegu je ključnega pomena za kvantno računalništvo, saj celo izgradnja 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 odklepanje hitrihkvantna komunikacijain omogočanje hitrega delovanja optičnih kvantnih računalnikov. Uporaba uveljavljenih in komercialno dostopnih proizvodnih tehnik olajša 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 računalniki.
Čeprav so ti detektorji hitri in majhni, so tudi zelo občutljivi. Ključ do merjenja kvantne svetlobe je občutljivost na kvantni šum. Kvantna mehanika proizvaja majhne, osnovne ravni šuma v vseh optičnih sistemih. Obnašanje tega hrupa razkrije 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 hitrejši optični detektor ni oviralo njegove občutljivosti za merjenje kvantnih stanj. Raziskovalci nameravajo v prihodnosti integrirati drugo motečo strojno opremo kvantne tehnologije v obseg čipov in še izboljšati učinkovitost novegaoptični detektorin ga preizkusite v različnih aplikacijah. Da bi bil detektor širše dostopen, ga je raziskovalna skupina izdelala s komercialno dostopnimi fontanami. Vendar ekipa poudarja, da je ključnega pomena še naprej obravnavati izzive razširljive proizvodnje s kvantno tehnologijo. Brez prikaza resnično razširljive proizvodnje kvantne strojne opreme bodo učinek in koristi kvantne tehnologije odloženi in omejeni. Ta preboj pomeni pomemben korak k doseganju obsežnih aplikacijkvantna tehnologija, prihodnost kvantnega računalništva in kvantne komunikacije pa je polna neskončnih možnosti.
Slika 2: Shematski diagram principa naprave.
Čas objave: 3. december 2024