Нова технология наквантов фотодетектор
Най-малкият квантов силициев чип в светафотодетектор
Наскоро изследователски екип в Обединеното кралство направи важен пробив в миниатюризацията на квантовата технология, те успешно интегрираха най-малкия квантов фотодетектор в света в силициев чип. Работата, озаглавена „Квантов светлинен детектор с електронна фотонна интегрална схема Bi-CMOS“, е публикувана в Science Advances. През 60-те години на миналия век учени и инженери за първи път миниатюризираха транзистори върху евтини микрочипове, иновация, която постави началото на информационната ера. Сега учените за първи път демонстрираха интегрирането на квантови фотодетектори, по-тънки от човешки косъм, върху силициев чип, което ни приближава една стъпка по-близо до ерата на квантовата технология, която използва светлина. Основата за реализиране на следващото поколение усъвършенствани информационни технологии е широкомащабното производство на високопроизводително електронно и фотонно оборудване. Производството на квантова технология в съществуващи търговски съоръжения е продължаващо предизвикателство за университетските изследвания и компаниите по целия свят. Възможността за производство на високопроизводителен квантов хардуер в голям мащаб е от решаващо значение за квантовите изчисления, тъй като дори изграждането на квантов компютър изисква голям брой компоненти.
Изследователи от Обединеното кралство демонстрираха квантов фотодетектор с площ на интегралната схема от само 80 микрона на 220 микрона. Такъв малък размер позволява на квантовите фотодетектори да бъдат много бързи, което е от съществено значение за отключване на високоскоростниквантова комуникацияи позволяване на високоскоростна работа на оптични квантови компютри. Използването на установени и достъпни в търговската мрежа производствени техники улеснява ранното прилагане в други технологични области като сензори и комуникации. Такива детектори се използват в голямо разнообразие от приложения в квантовата оптика, могат да работят при стайна температура и са подходящи за квантови комуникации, изключително чувствителни сензори като най-съвременните детектори за гравитационни вълни и при проектирането на определени квантови компютри.
Въпреки че тези детектори са бързи и малки, те също са много чувствителни. Ключът към измерването на квантовата светлина е чувствителността към квантовия шум. Квантовата механика произвежда малки, основни нива на шум във всички оптични системи. Поведението на този шум разкрива информация за вида на квантовата светлина, предавана в системата, може да определи чувствителността на оптичния сензор и може да се използва за математическа реконструкция на квантовото състояние. Проучването показа, че правенето на оптичния детектор по-малък и по-бърз не възпрепятства неговата чувствителност към измерване на квантови състояния. В бъдеще изследователите планират да интегрират друг разрушителен хардуер на квантовата технология към мащаба на чипа, като подобрят допълнително ефективността на новияоптичен детектори го тествайте в множество различни приложения. За да направи детектора по-широко достъпен, изследователският екип го произвежда с помощта на налични в търговската мрежа фонтани. Екипът обаче подчертава, че е изключително важно да продължим да се справяме с предизвикателствата на мащабируемото производство с квантовата технология. Без демонстриране на наистина мащабируемо производство на квантов хардуер, въздействието и ползите от квантовата технология ще бъдат забавени и ограничени. Този пробив бележи важна стъпка към постигане на широкомащабни приложения наквантова технология, а бъдещето на квантовите изчисления и квантовата комуникация е пълно с безкрайни възможности.
Фигура 2: Схематична диаграма на принципа на устройството.
Време на публикуване: 3 декември 2024 г