Нова технологіяквантовий фотодетектор
Найменший у світі кремнієвий чіп квантового типуфотодетектор
Нещодавно дослідницька група у Великій Британії зробила важливий прорив у мініатюризації квантових технологій, успішно інтегрувавши найменший у світі квантовий фотодетектор у кремнієвий чіп. Робота під назвою «Квантовий детектор світла на основі електронної фотонної інтегральної схеми Bi-CMOS» опублікована в журналі Science Advances. У 1960-х роках вчені та інженери вперше мініатюризували транзистори на дешевих мікрочіпах, що стало інновацією, яка започаткувала інформаційну епоху. Тепер вчені вперше продемонстрували інтеграцію квантових фотодетекторів, тонших за людську волосину, на кремнієвий чіп, що наближає нас на крок до ери квантових технологій, що використовують світло. Для реалізації наступного покоління передових інформаційних технологій основою є масштабне виробництво високопродуктивного електронного та фотонного обладнання. Виробництво квантових технологій на існуючих комерційних об'єктах є постійним викликом для університетських досліджень та компаній по всьому світу. Можливість виробляти високопродуктивне квантове обладнання у великих масштабах має вирішальне значення для квантових обчислень, оскільки навіть побудова квантового комп'ютера вимагає великої кількості компонентів.
Дослідники у Великій Британії продемонстрували квантовий фотодетектор з площею інтегральної схеми всього 80 мікронів на 220 мікронів. Такий малий розмір дозволяє квантовим фотодетекторам бути дуже швидкими, що є важливим для розблокування високошвидкіснихквантова комунікаціята забезпечення високошвидкісної роботи оптичних квантових комп'ютерів. Використання усталених та комерційно доступних методів виробництва сприяє ранньому застосуванню в інших технологічних галузях, таких як сенсорні технології та зв'язок. Такі детектори використовуються в широкому спектрі застосувань квантової оптики, можуть працювати за кімнатної температури та підходять для квантового зв'язку, надзвичайно чутливих сенсорів, таких як найсучасніші детектори гравітаційних хвиль, а також для проектування певних квантових комп'ютерів.
Хоча ці детектори швидкі та малі, вони також дуже чутливі. Ключем до вимірювання квантового світла є чутливість до квантового шуму. Квантова механіка створює крихітні, базові рівні шуму у всіх оптичних системах. Поведінка цього шуму розкриває інформацію про тип квантового світла, що проходить у системі, може визначити чутливість оптичного датчика та використовуватися для математичної реконструкції квантового стану. Дослідження показало, що зменшення розміру та збільшення швидкості оптичного детектора не впливає на його чутливість до вимірювання квантових станів. У майбутньому дослідники планують інтегрувати інше революційне квантове технологічне обладнання в чіповий масштаб, що ще більше підвищить ефективність нового...оптичний детектор, та протестувати його в різних застосуваннях. Щоб зробити детектор більш доступним, дослідницька група виготовила його, використовуючи комерційно доступні фонтанери. Однак команда наголошує, що вкрай важливо продовжувати вирішувати проблеми масштабованого виробництва за допомогою квантової технології. Без демонстрації справді масштабованого виробництва квантового обладнання вплив та переваги квантової технології будуть відкладені та обмежені. Цей прорив знаменує собою важливий крок до досягнення масштабного застосуванняквантова технологія, а майбутнє квантових обчислень і квантової комунікації сповнене безкінечних можливостей.
Рисунок 2: Принципова схема пристрою.
Час публікації: 03 грудня 2024 р.