Ny teknologi afkvantefotodetektor
Verdens mindste siliciumchip-kvantefotodetektor
For nylig har et forskerhold i Storbritannien gjort et vigtigt gennembrud inden for miniaturisering af kvanteteknologi. De har med succes integreret verdens mindste kvantefotodetektor i en siliciumchip. Arbejdet med titlen "A Bi-CMOS electronic photonic integrated circuit quantum light detector" er offentliggjort i Science Advances. I 1960'erne miniaturiserede forskere og ingeniører først transistorer på billige mikrochips, en innovation, der indvarslede informationsalderen. Nu har forskere for første gang demonstreret integrationen af kvantefotodetektorer tyndere end et menneskehår på en siliciumchip, hvilket bringer os et skridt tættere på en æra med kvanteteknologi, der bruger lys. For at realisere den næste generation af avanceret informationsteknologi er storstilet produktion af højtydende elektronisk og fotonisk udstyr fundamentet. Fremstilling af kvanteteknologi i eksisterende kommercielle faciliteter er en løbende udfordring for universitetsforskning og virksomheder over hele verden. At være i stand til at fremstille højtydende kvantehardware i stor skala er afgørende for kvanteberegning, fordi selv at bygge en kvantecomputer kræver et stort antal komponenter.
Forskere i Storbritannien har demonstreret en kvantefotodetektor med et integreret kredsløbsareal på kun 80 mikron gange 220 mikron. En så lille størrelse gør det muligt for kvantefotodetektorer at være meget hurtige, hvilket er afgørende for at frigøre højhastighedsteknologi.kvantekommunikationog muliggør højhastighedsdrift af optiske kvantecomputere. Brug af etablerede og kommercielt tilgængelige fremstillingsteknikker letter tidlig anvendelse inden for andre teknologiområder såsom sensorer og kommunikation. Sådanne detektorer anvendes i en bred vifte af applikationer inden for kvanteoptik, kan fungere ved stuetemperatur og er velegnede til kvantekommunikation, ekstremt følsomme sensorer såsom avancerede gravitationsbølgedetektorer og i designet af visse kvantecomputere.
Selvom disse detektorer er hurtige og små, er de også meget følsomme. Nøglen til at måle kvantelys er følsomheden over for kvantestøj. Kvantemekanik producerer små, basale støjniveauer i alle optiske systemer. Denne støjs opførsel afslører information om typen af kvantelys, der transmitteres i systemet, kan bestemme den optiske sensors følsomhed og kan bruges til matematisk at rekonstruere kvantetilstanden. Undersøgelsen viste, at det at gøre den optiske detektor mindre og hurtigere ikke hindrede dens følsomhed over for måling af kvantetilstande. I fremtiden planlægger forskerne at integrere anden disruptiv kvanteteknologisk hardware i chipskalaen for yderligere at forbedre effektiviteten af den nye ...optisk detektorog teste den i en række forskellige anvendelser. For at gøre detektoren mere bredt tilgængelig, fremstillede forskerholdet den ved hjælp af kommercielt tilgængelige fountainere. Holdet understreger dog, at det er afgørende at fortsætte med at imødegå udfordringerne ved skalerbar fremstilling med kvanteteknologi. Uden at demonstrere virkelig skalerbar kvantehardwarefremstilling vil virkningen og fordelene ved kvanteteknologi blive forsinket og begrænset. Dette gennembrud markerer et vigtigt skridt i retning af storstilede anvendelser afkvanteteknologi, og fremtiden for kvanteberegning og kvantekommunikation er fuld af uendelige muligheder.
Figur 2: Skematisk diagram over enhedens princip.
Udsendelsestidspunkt: 3. dec. 2024