Нова технология наквантов фотодетектор
Най-малкият квантов силициев чип в светафотодетектор
Наскоро изследователски екип в Обединеното кралство направи важен пробив в миниатюризацията на квантовите технологии, като успешно интегрираха най-малкия квантов фотодетектор в силициев чип. Работата, озаглавена „Bi-CMOS електронна фотонна интегрална схема квантов детектор на светлина“, 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 даде началото на информационната ера. Сега учените за първи път демонстрираха интегрирането на квантови фотодетектори, по-тънки от човешки косъм, върху силициев чип, което ни доближава с една крачка до ерата на квантовите технологии, които използват светлина. За да се реализира следващото поколение напреднали информационни технологии, в основата е мащабното производство на високопроизводително електронно и фотонно оборудване. Производството на квантова технология в съществуващи търговски съоръжения е постоянно 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, защото дори изграждането на квантов компютър изисква голям брой компоненти.
Изследователи в 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 високоскоростни...квантова комуникацияи позволяване на високоскоростна работа на оптични квантови компютри. Използването на установени и търговски достъпни производствени техники улеснява ранното им приложение в други технологични области, като например 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 например най-съвременни детектори на гравитационни вълни, и в проектирането на някои квантови компютри.
Въпреки че тези детектори са бързи и малки, те са и 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 математическо възстановяване на квантовото състояние. Проучването показа, че намаляването на размера и по-бързостта на оптичния детектор не е попречило на неговата чувствителност към измерване на квантови състояния. В бъдеще изследователите планират да интегрират друг революционен хардуер за квантови технологии в чиповия мащаб, за да подобрят допълнително ефективността на новия...оптичен детектор... и да го тестват в различни приложения. За да направят детектора по-широко достъпен, изследователският екип го е произвел, използвайки налични в търговската мрежа фонтанери. Екипът обаче подчертава, че е изключително важно да се продължи справянето с предизвикателствата на мащабируемото производство с квантова 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 мащабни приложения на...квантова 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: 03 декември 2024 г.