Nova tehnologija odkvantni fotodetektor
Najmanji kvantni silicijski čip na svijetufotodetektor
Nedavno je istraživački tim u Ujedinjenom Kraljevstvu napravio važan proboj u minijaturizaciji kvantne tehnologije, uspješno integrirajući najmanji kvantni fotodetektor na svijetu u silicijski čip. Rad pod nazivom „Bi-CMOS elektronički fotonski integrirani krug kvantnog detektora svjetlosti“ objavljen je u časopisu Science Advances. U 1960-ima znanstvenici i inženjeri prvi su minijaturizirali tranzistore na jeftine mikročipove, inovaciju koja je uvela u informacijsko doba. Sada su znanstvenici prvi put demonstrirali integraciju kvantnih fotodetektora tanjih od ljudske dlake na silicijski čip, približavajući nas eri kvantne tehnologije koja koristi svjetlost. Za ostvarenje sljedeće generacije napredne informacijske tehnologije, temelj je velika proizvodnja visokoučinkovite elektroničke i fotonske opreme. Proizvodnja kvantne tehnologije u postojećim komercijalnim pogonima stalni je izazov za sveučilišna istraživanja i tvrtke diljem svijeta. Mogućnost proizvodnje visokoučinkovitog kvantnog hardvera u velikim razmjerima ključna je za kvantno računarstvo, jer čak i izgradnja kvantnog računala zahtijeva veliki broj komponenti.
Istraživači u Ujedinjenom Kraljevstvu demonstrirali su kvantni fotodetektor s integriranom površinom kruga od samo 80 mikrona sa 220 mikrona. Tako mala veličina omogućuje kvantnim fotodetektorima da budu vrlo brzi, što je bitno za otključavanje velikih brzina.kvantna komunikacijai omogućavanje brzog rada optičkih kvantnih računala. Korištenje utvrđenih i komercijalno dostupnih proizvodnih tehnika olakšava ranu primjenu u drugim tehnološkim područjima poput senzorike i komunikacije. Takvi detektori koriste se u širokom rasponu primjena u kvantnoj optici, mogu raditi na sobnoj temperaturi i prikladni su za kvantnu komunikaciju, izuzetno osjetljive senzore poput najsuvremenijih detektora gravitacijskih valova i u dizajnu određenih kvantnih računala.
Iako su ovi detektori brzi i mali, oni su također vrlo osjetljivi. Ključ mjerenja kvantne svjetlosti je osjetljivost na kvantni šum. Kvantna mehanika proizvodi sitne, 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 smanjenje i ubrzavanje optičkog detektora nije utjecalo na njegovu osjetljivost na mjerenje kvantnih stanja. U budućnosti istraživači planiraju integrirati i drugu revolucionarnu hardversku tehnologiju na razinu čipa, kako bi dodatno poboljšali učinkovitost novog...optički detektor, i testirati ga u raznim različitim primjenama. Kako bi detektor bio šire dostupan, istraživački tim ga je proizveo koristeći komercijalno dostupne fontanere. Međutim, tim naglašava da je ključno nastaviti rješavati izazove skalabilne proizvodnje kvantnom tehnologijom. Bez demonstracije istinski skalabilne proizvodnje kvantnog hardvera, utjecaj i koristi kvantne tehnologije bit će odgođeni i ograničeni. Ovaj proboj označava važan korak prema postizanju velikih primjenakvantna tehnologija, a budućnost kvantnog računarstva i kvantne komunikacije puna je beskrajnih mogućnosti.
Slika 2: Shematski dijagram principa uređaja.
Vrijeme objave: 03.12.2024.