Nova tehnologija odkvantni fotodetektor
Najmanji kvantni silikonski čip na svijetufotodetektor
Nedavno je istraživački tim iz Ujedinjenog Kraljevstva napravio važan napredak u minijaturizaciji kvantne tehnologije, uspješno su integrirali najmanji kvantni fotodetektor na svijetu u silicijski čip. Rad pod nazivom "Bi-CMOS elektronički fotonski integrirani krug kvantni detektor svjetlosti" objavljen je u Science Advances. Šezdesetih godina prošlog stoljeća znanstvenici i inženjeri prvi su minijaturizirali tranzistore na jeftine mikročipove, što je bila inovacija koja je započela informacijsko doba. Sada su znanstvenici po prvi put demonstrirali integraciju kvantnih fotodetektora tanjih od ljudske vlasi na silikonski čip, dovodeći nas korak bliže eri kvantne tehnologije koja koristi svjetlost. Za realizaciju sljedeće generacije napredne informacijske tehnologije temelj je velika proizvodnja elektroničke i fotonske opreme visokih performansi. Proizvodnja kvantne tehnologije u postojećim komercijalnim pogonima stalni je izazov za sveučilišna istraživanja i tvrtke diljem svijeta. Mogućnost proizvodnje kvantnog hardvera visokih performansi u velikim razmjerima ključna je za kvantno računalstvo, jer čak i izgradnja kvantnog računala zahtijeva veliki broj komponenti.
Istraživači u Ujedinjenom Kraljevstvu demonstrirali su kvantni fotodetektor s površinom integriranog kruga od samo 80 mikrona x 220 mikrona. Tako mala veličina omogućuje kvantnim fotodetektorima da budu vrlo brzi, što je bitno za otključavanje velike brzinekvantna komunikacijate omogućavanje brzog rada optičkih kvantnih računala. Korištenje utvrđenih i komercijalno dostupnih proizvodnih tehnika olakšava ranu primjenu u drugim tehnološkim područjima kao što su senzori i komunikacije. Takvi se detektori koriste u raznim primjenama u kvantnoj optici, mogu raditi na sobnoj temperaturi i prikladni su za kvantne komunikacije, iznimno osjetljive senzore kao što su najsuvremeniji detektori gravitacijskih valova i u dizajnu određenih kvantnih računala.
Iako su ovi detektori brzi i mali, također su vrlo osjetljivi. Ključ za mjerenje kvantne svjetlosti je osjetljivost na kvantni šum. Kvantna mehanika proizvodi male, osnovne razine šuma u svim optičkim sustavima. Ponašanje ovog šuma otkriva informacije o vrsti kvantne svjetlosti koja se prenosi u sustavu, može odrediti osjetljivost optičkog senzora i može se koristiti za matematičku rekonstrukciju kvantnog stanja. Studija je pokazala da smanjivanje i brži optički detektor nije umanjilo njegovu osjetljivost na mjerenje kvantnih stanja. U budućnosti, istraživači planiraju integrirati drugi disruptivni hardver kvantne tehnologije na ljestvici čipova, dodatno poboljšati učinkovitost novogoptički detektor, i testirajte ga u nizu različitih aplikacija. Kako bi detektor bio dostupniji široj javnosti, istraživački tim proizveo ga je pomoću komercijalno dostupnih fontana. Međutim, tim naglašava da je ključno nastaviti rješavati izazove skalabilne proizvodnje s kvantnom tehnologijom. Bez demonstracije istinski skalabilne proizvodnje kvantnog hardvera, učinak i dobrobiti kvantne tehnologije bit će odgođeni i ograničeni. Ovaj napredak označava važan korak prema postizanju velikih primjenakvantna tehnologija, a budućnost kvantnog računalstva i kvantne komunikacije puna je beskrajnih mogućnosti.
Slika 2: Shematski prikaz principa uređaja.
Vrijeme objave: 3. prosinca 2024