Nova tehnologija odkvantni fotodetektor
Najmanji kvantni silicijumski čip na svetufotodetektor
Nedavno je istraživački tim u Ujedinjenom Kraljevstvu napravio važan iskorak u minijaturizaciji kvantne tehnologije, uspješno su integrirali najmanji kvantni fotodetektor na svijetu u silicijumski čip. Rad pod nazivom “Bi-CMOS elektronski fotonički integrisani kvantni detektor svjetlosti” objavljen je u Science Advances. Šezdesetih godina prošlog vijeka, naučnici i inženjeri su prvi put minijaturizirali tranzistore na jeftine mikročipove, što je inovacija koja je započela informatičko doba. Sada su naučnici po prvi put demonstrirali integraciju kvantnih fotodetektora tanjih od ljudske kose na silikonski čip, što nas dovodi korak bliže eri kvantne tehnologije koja koristi svjetlost. Za realizaciju nove generacije napredne informacione tehnologije, osnova je velika proizvodnja elektronske i fotonske opreme visokih performansi. Proizvodnja kvantne tehnologije u postojećim komercijalnim objektima je stalni izazov za univerzitetska istraživanja i kompanije širom svijeta. Mogućnost proizvodnje kvantnog hardvera visokih performansi u velikim razmjerima je ključna za kvantno računanje, jer čak i izgradnja kvantnog računara zahtijeva veliki broj komponenti.
Istraživači iz Ujedinjenog Kraljevstva demonstrirali su kvantni fotodetektor s površinom integriranog kola od samo 80 mikrona x 220 mikrona. Tako mala veličina omogućava kvantnim fotodetektorima da budu veoma brzi, što je neophodno za otključavanje brzihkvantna komunikacijai omogućavanje velike brzine rada optičkih kvantnih računara. Korištenje uspostavljenih 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 kao što su najsuvremeniji detektori gravitacijskih valova, te u dizajnu određenih kvantnih kompjuteri.
Iako su ovi detektori brzi i mali, oni su i vrlo osjetljivi. Ključ za mjerenje kvantne svjetlosti je osjetljivost na kvantnu buku. Kvantna mehanika proizvodi male, osnovne nivoe šuma u svim optičkim sistemima. Ponašanje ove buke 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 brži optički detektor ne ometa njegovu osjetljivost na mjerenje kvantnih stanja. U budućnosti, istraživači planiraju da integrišu drugi hardver koji ometa kvantnu tehnologiju na skali čipa, kako bi dodatno poboljšali efikasnost novogoptički detektor, i testirajte ga u raznim aplikacijama. Kako bi detektor učinio dostupnijim, 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 kvantne hardvera, uticaj i prednosti kvantne tehnologije će biti odgođeni i ograničeni. Ovaj proboj označava važan korak ka postizanju primjene velikih razmjerakvantna tehnologija, a budućnost kvantnog računarstva i kvantne komunikacije puna je beskrajnih mogućnosti.
Slika 2: Šematski dijagram principa uređaja.
Vrijeme objave: Dec-03-2024