Ny teknologi afQuantum Photodetector
Verdens mindste silicium chip kvantefotodetektor
For nylig har et forskerteam i Storbritannien gjort et vigtigt gennembrud i miniaturiseringen af kvanteteknologi, de integrerede med succes verdens mindste kvantefotodetektor i en siliciumchip. Arbejdet med titlen "A BI-CMOS Electronic Photonic Integrated Circuit Quantum Light Detector" udgives i videnskabsfremskridt. I 1960'erne miniaturiserede forskere og ingeniører først transistorer på billige mikrochips, en innovation, der indledte 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 fremstilling af højtydende elektronisk og fotonisk udstyr grundlaget. 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 vist en kvantefotodetektor med et integreret kredsløbsområde på kun 80 mikron med 220 mikron. En sådan lille størrelse tillader kvantefotodetektorer at være meget hurtige, hvilket er vigtigt for at låse op højhastighedKvantekommunikationog aktivering af højhastighedsoperation af optiske kvantecomputere. Brug af etablerede og kommercielt tilgængelige fremstillingsteknikker letter den tidlige anvendelse til andre teknologiske områder såsom sensing og kommunikation. Sådanne detektorer bruges i en lang række anvendelser i kvanteoptik, kan fungere ved stuetemperatur og er egnede til kvantekommunikation, ekstremt følsomme sensorer, såsom avancerede gravitationsbølgedetektorer, og i design af visse kvantecomputere.
Selvom disse detektorer er hurtige og små, er de også meget følsomme. Nøglen til måling af kvantelys er følsomheden over for kvantestøj. Kvantemekanik producerer små, grundlæggende støjniveauer i alle optiske systemer. Opførelsen af denne støj afslører information om den type kvantelys, der transmitteres i systemet, kan bestemme følsomheden af den optiske sensor 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 kvantetilstander. I fremtiden planlægger forskerne at integrere anden forstyrrende kvanteteknologi -hardware til chipskalaen, hvilket forbedrer effektiviteten af den nye yderligereOptisk detektor, og test det i en række forskellige applikationer. For at gøre detektoren mere bredt tilgængelig, fremstillede forskerteamet det ved hjælp af kommercielt tilgængelige fountainers. Imidlertid understreger teamet, at det er kritisk at fortsætte med at tackle udfordringerne ved skalerbar fremstilling med kvanteteknologi. Uden at demonstrere virkelig skalerbar fremstilling af kvantehardware, vil virkningen og fordelene ved kvanteteknologi blive forsinket og begrænset. Dette gennembrud markerer et vigtigt skridt i retning af at opnå store anvendelser afkvanteteknologi, og fremtiden for kvanteberegning og kvantekommunikation er fuld af uendelige muligheder.
Figur 2: Skematisk diagram over enhedsprincippet.
Posttid: DEC-03-2024