Uusi tekniikkakvanttivalodetektori
Maailman pienin piisirun kvanttivalonilmaisin
Äskettäin tutkijaryhmä Yhdistyneessä kuningaskunnassa on tehnyt tärkeän läpimurron kvanttiteknologian miniatyrisoinnissa, he integroivat onnistuneesti maailman pienimmän kvanttivalotunnistimen piisirun osaksi. Teos, jonka otsikko on "A Bi-CMOS elektroninen fotoninen integroitu piiri kvanttivalodetektori", on julkaistu Science Advancesissa. 1960-luvulla tutkijat ja insinöörit miniatyrisoivat transistorit ensin halvoille mikrosiruille, innovaatio, joka aloitti tiedon aikakauden. Nyt tiedemiehet ovat ensimmäistä kertaa osoittaneet ihmisen hiusta ohuempien kvanttivalodetektorien integroinnin piisirun päälle, mikä tuo meidät askeleen lähemmäksi valoa käyttävän kvanttiteknologian aikakautta. Edistyneen tietotekniikan seuraavan sukupolven toteuttamiseksi korkean suorituskyvyn elektronisten ja fotonisten laitteiden laajamittainen valmistus on perusta. Kvanttiteknologian valmistaminen olemassa olevissa kaupallisissa tiloissa on jatkuva haaste yliopistotutkimukselle ja yrityksille ympäri maailmaa. Suorituskykyisten kvanttilaitteistojen valmistaminen suuressa mittakaavassa on ratkaisevan tärkeää kvanttilaskennan kannalta, koska jopa kvanttitietokoneen rakentaminen vaatii suuren määrän komponentteja.
Yhdistyneen kuningaskunnan tutkijat ovat osoittaneet kvanttivalodetektorin, jonka integroidun piirin pinta-ala on vain 80 x 220 mikronia. Tällainen pieni koko mahdollistaa kvanttivalodetektorien olevan erittäin nopeita, mikä on välttämätöntä nopeiden yhteyksien avaamiseksikvanttiviestintäja optisten kvanttitietokoneiden nopean toiminnan mahdollistaminen. Vakiintuneiden ja kaupallisesti saatavilla olevien valmistustekniikoiden käyttö helpottaa varhaista soveltamista muille teknologia-alueille, kuten tunnistus- ja viestintätekniikkaan. Tällaisia ilmaisimia käytetään monissa eri sovelluksissa kvanttioptiikassa, ne voivat toimia huoneenlämmössä ja soveltuvat kvanttiviestintään, erittäin herkkiin sensoreihin, kuten huippuluokan gravitaatioaaltoilmaisimiin, sekä tiettyjen kvanttilaitteiden suunnitteluun. tietokoneita.
Vaikka nämä ilmaisimet ovat nopeita ja pieniä, ne ovat myös erittäin herkkiä. Avain kvanttivalon mittaamiseen on herkkyys kvanttikohinalle. Kvanttimekaniikka tuottaa pieniä peruskohinaa kaikissa optisissa järjestelmissä. Tämän kohinan käyttäytyminen paljastaa tietoa järjestelmään läpäisevän kvanttivalon tyypistä, voi määrittää optisen anturin herkkyyden ja sitä voidaan käyttää kvanttitilan matemaattiseen rekonstruointiin. Tutkimus osoitti, että optisen ilmaisimen pienentäminen ja nopeampi tekeminen ei estänyt sen herkkyyttä kvanttitilojen mittaamiseen. Tulevaisuudessa tutkijat aikovat integroida muita häiritseviä kvanttiteknologialaitteistoja sirumittakaavaan, parantaakseen entisestään uuden tehokkuutta.optinen ilmaisinja testaa sitä useissa eri sovelluksissa. Jotta ilmaisin saataisiin laajemmin saataville, tutkimusryhmä valmisti sen käyttämällä kaupallisesti saatavilla olevia suihkulähteitä. Ryhmä kuitenkin korostaa, että on ratkaisevan tärkeää jatkaa skaalautuvan valmistuksen haasteisiin vastaamista kvanttiteknologialla. Ilman aidosti skaalautuvan kvanttilaitteiston valmistuksen osoittamista kvanttiteknologian vaikutus ja hyödyt viivästyvät ja ovat rajallisia. Tämä läpimurto on tärkeä askel kohti laajamittaisten sovellusten saavuttamistakvanttitekniikkaa, ja kvanttilaskennan ja kvanttiviestinnän tulevaisuus on täynnä loputtomia mahdollisuuksia.
Kuva 2: Laiteperiaatteen kaavio.
Postitusaika: 03.12.2024