Uus tehnoloogiakvantfotodetektor
Maailma väikseim räni kiibikvantfotodetektor
Hiljuti on Ühendkuningriigi uurimisrühm teinud kvanttehnoloogia miniaturiseerimisel olulise läbimurde, integreerisid nad maailma väikseima kvantfototektori edukalt räni kiibi. Teos pealkirjaga “BI-CMOS elektrooniline fotooniline integreeritud vooluahela kvantvalgustuse detektor” on avaldatud ajakirjas Science Advances. 1960. aastatel olid teadlased ja insenerid kõigepealt miniatuursed transistorid odavatele mikrokiibidele - uuendus, mis käivitas infoajastu. Nüüd on teadlased esimest korda demonstreerinud kvantfotodetektorite integreerimist õhemad kui inimese juuksed räni kiibile, viies meile ühe sammu lähemale kvanttehnoloogia ajastule, mis kasutab valgust. Järgmise põlvkonna täiustatud infotehnoloogia realiseerimiseks on vundament suure jõudlusega elektrooniliste ja fotooniliste seadmete tootmine. Kvanttehnoloogia tootmine olemasolevates kommertsrajatistes on pidev väljakutse ülikoolide teadusuuringute ja ettevõtete jaoks kogu maailmas. Kvantarvutuse jaoks on ülioluline suure jõudlusega kvantriistvara toota, kuna isegi kvantarvuti ehitamine nõuab suurt hulka komponente.
Ühendkuningriigi teadlased on demonstreerinud kvantfotodetektorit, mille integreeritud vooluahela pindala on vaid 80 mikronit 220 mikronit. Nii väike suurus võimaldab kvantfotodetektoritel olla väga kiired, mis on hädavajalik kiireks avamisekskvantsideja optiliste kvantarvutite kiire töö võimaldamine. Väljakujunenud ja kaubanduslikult saadaolevate tootmistehnikate kasutamine hõlbustab varajast rakendamist muudes tehnoloogiavaldkondades, näiteks sensorides ja kommunikatsioonis. Selliseid detektoreid kasutatakse väga erinevates rakendustes kvantoptikas, need võivad töötada toatemperatuuril ja need sobivad kvantsideks, äärmiselt tundlikele anduritele, näiteks tipptasemel gravitatsioonilainetektorid, ja teatud kvantarvutite kavandamisel.
Kuigi need detektorid on kiired ja väikesed, on need ka väga tundlikud. Kvantvalguse mõõtmise võti on tundlikkus kvantmüra suhtes. Kvantmehaanika tekitab kõigis optilistes süsteemides pisikese mürataseme. Selle müra käitumine näitab teavet süsteemis edastatava kvantvalguse tüübi kohta, võib määrata optilise anduri tundlikkuse ja seda saab kasutada kvantseisundi matemaatiliseks rekonstrueerimiseks. Uuring näitas, et optilise detektori väiksemaks ja kiiremaks muutmine ei takistanud selle tundlikkust kvantseisundite mõõtmise suhtes. Tulevikus plaanivad teadlased integreerida muud häiriv kvanttehnoloogia riistvara kiibi skaalale, parandada veelgi uue tõhusustoptiline detektorja testige seda paljudes erinevates rakendustes. Detektori laiemaks kättesaadavaks muutmiseks valmistas uurimisrühm seda, kasutades kaubanduslikult saadaolevaid purskkaevu. Meeskond rõhutab siiski, et kvanttehnoloogiaga tegeleva tootmise väljakutsetega on kriitilise tähtsusega tegeleda. Ilma tõeliselt skaleeritava kvantriistvara tootmiseta demonstreerimata, lükatakse kvanttehnoloogia mõju ja eelised edasi ja piiratud. See läbimurre tähistab olulist sammu suuremahuliste rakenduste saavutamisekskvanttehnoloogia, ning kvantarvutuse ja kvantside tulevik on täis lõputuid võimalusi.
Joonis 2: Seadme põhimõtte skemaatiline diagramm.
Postiaeg: detsember 03-2024