Нова технологіяквантовий фотодетектор
Найменший у світі квантовий кремнієвий чіпфотодетектор
Нещодавно дослідницька група зі Сполученого Королівства зробила важливий прорив у мініатюризації квантових технологій, вони успішно інтегрували найменший у світі квантовий фотодетектор у кремнієвий чіп. Робота під назвою «Квантовий детектор світла з електронною фотонною інтегральною схемою Bi-CMOS» опублікована в Science Advances. У 1960-х роках вчені та інженери вперше зробили мініатюрні транзистори на дешевих мікросхемах, інновація, яка поклала початок інформаційній епосі. Тепер вчені вперше продемонстрували інтеграцію квантових фотодетекторів, тонших за людську волосину, у кремнієвий чіп, наблизивши нас на один крок до ери квантових технологій, які використовують світло. Основою для реалізації наступного покоління передових інформаційних технологій є великомасштабне виробництво високопродуктивного електронного та фотонного обладнання. Виробництво квантових технологій на існуючих комерційних підприємствах є постійним викликом для університетських досліджень і компаній у всьому світі. Можливість виробляти високопродуктивне квантове обладнання у великих масштабах має вирішальне значення для квантових обчислень, оскільки навіть створення квантового комп’ютера вимагає великої кількості компонентів.
Дослідники зі Сполученого Королівства продемонстрували квантовий фотодетектор із площею інтегральної схеми лише 80 мікрон на 220 мікрон. Такий малий розмір дозволяє квантовим фотодетекторам працювати дуже швидко, що важливо для розблокування високошвидкіснихквантовий зв'язокі забезпечення високошвидкісної роботи оптичних квантових комп'ютерів. Використання усталених і комерційно доступних технологій виробництва полегшує раннє застосування в інших технологічних областях, таких як зондування та зв’язок. Такі детектори використовуються в широкому спектрі додатків у квантовій оптиці, можуть працювати при кімнатній температурі та підходять для квантового зв’язку, надзвичайно чутливих датчиків, таких як найсучасніші детектори гравітаційних хвиль, а також для розробки певних квантових датчиків. комп'ютери.
Хоча ці детектори швидкі та маленькі, вони також дуже чутливі. Ключем до вимірювання квантового світла є чутливість до квантового шуму. Квантова механіка створює крихітні базові рівні шуму в усіх оптичних системах. Поведінка цього шуму розкриває інформацію про тип квантового світла, що передається в системі, може визначити чутливість оптичного датчика та може використовуватися для математичної реконструкції квантового стану. Дослідження показало, що збільшення розмірів і швидкості оптичного детектора не вплинуло на його чутливість до вимірювання квантових станів. У майбутньому дослідники планують інтегрувати інше революційне апаратне забезпечення квантової технології в масштаб чіпа, щоб ще більше підвищити ефективність новогооптичний детекторі протестуйте його в різних програмах. Щоб зробити детектор більш доступним, дослідницька група виготовила його за допомогою наявних у продажу фонтанів. Однак команда підкреслює, що важливо продовжувати вирішувати проблеми масштабованого виробництва за допомогою квантової технології. Без демонстрації справді масштабованого виробництва квантового обладнання вплив і переваги квантової технології будуть відкладені та обмежені. Цей прорив знаменує собою важливий крок до досягнення широкомасштабного застосуванняквантова технологія, і майбутнє квантових обчислень і квантової комунікації сповнене нескінченних можливостей.
Рисунок 2: Принципова схема пристрою.
Час публікації: 03 грудня 2024 р