Nova tehnologija odkvantni fotodetektor
Najmanji kvantni silikonski 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 silicijumski čip. Rad pod nazivom "Bi-CMOS elektronski fotonski integrisani kolo kvantni detektor svjetlosti" objavljen je u časopisu Science Advances. Šezdesetih godina prošlog stoljeća, naučnici i inženjeri su prvi put minijaturizirali tranzistore na jeftine mikročipove, inovaciju koja je uvela u informaciono doba. Sada su naučnici prvi put demonstrirali integraciju kvantnih fotodetektora tanjih od ljudske dlake na silicijumski čip, približavajući nas eri kvantne tehnologije koja koristi svjetlost. Da bi se ostvarila sljedeća generacija napredne informacione tehnologije, velika proizvodnja visokoperformansne elektronske i fotonske opreme je osnova. Proizvodnja kvantne tehnologije u postojećim komercijalnim objektima je stalni izazov za univerzitetska istraživanja i kompanije širom svijeta. Mogućnost proizvodnje visokoperformansnog kvantnog hardvera u velikim razmjerima ključna je za kvantno računarstvo, jer čak i izgradnja kvantnog računara zahtijeva veliki broj komponenti.
Istraživači u Ujedinjenom Kraljevstvu demonstrirali su kvantni fotodetektor s površinom integriranog kola od samo 80 mikrona sa 220 mikrona. Tako mala veličina omogućava kvantnim fotodetektorima da budu vrlo brzi, što je ključno za otključavanje velikih brzina.kvantna komunikacijai omogućavanje brzog rada optičkih kvantnih računara. Korištenje utvrđenih i komercijalno dostupnih proizvodnih tehnika olakšava ranu primjenu u drugim tehnološkim područjima kao što su senzori i komunikacije. Takvi detektori se koriste u širokom spektru primjena u kvantnoj optici, mogu raditi na sobnoj temperaturi i pogodni su za kvantne komunikacije, izuzetno osjetljive senzore poput najsavremenijih detektora gravitacijskih valova, te u dizajnu određenih kvantnih računara.
Iako su ovi detektori brzi i mali, oni su također vrlo osjetljivi. Ključ za mjerenje kvantne svjetlosti je osjetljivost na kvantni šum. Kvantna mehanika proizvodi sitne, osnovne nivoe šuma u svim optičkim sistemima. Ponašanje ovog šuma otkriva informacije o vrsti kvantne svjetlosti koja se prenosi u sistemu, može odrediti osjetljivost optičkog senzora i može se koristiti za matematičku rekonstrukciju kvantnog stanja. Studija je pokazala da smanjenje i ubrzavanje optičkog detektora nije uticalo na njegovu osjetljivost na mjerenje kvantnih stanja. U budućnosti, istraživači planiraju integrirati i drugi hardver disruptivne kvantne tehnologije na veličinu čipa, kako bi dodatno poboljšali efikasnost novog...optički detektor, i testirati ga u raznim različitim primjenama. Kako bi detektor bio šire dostupan, istraživački tim ga je proizveo koristeći komercijalno dostupne fontane. Međutim, tim naglašava da je ključno nastaviti rješavati izazove skalabilne proizvodnje kvantnom tehnologijom. Bez demonstracije zaista skalabilne proizvodnje kvantnog hardvera, utjecaj i koristi kvantne tehnologije bit će odgođeni i ograničeni. Ovaj proboj označava važan korak ka postizanju velikih primjenakvantna tehnologija, a budućnost kvantnog računarstva i kvantne komunikacije puna je beskrajnih mogućnosti.
Slika 2: Šematski dijagram principa uređaja.
Vrijeme objave: 03.12.2024.