Uusi teknologiakvanttifotodetektori
Maailman pienin piisiru kvanttivaloilmaisin
Äskettäin brittiläinen tutkimusryhmä teki tärkeän läpimurron kvanttiteknologian pienentämisessä integroimalla onnistuneesti maailman pienimmän kvanttifotodetektorin piisiruun. Tutkimus nimeltä "A Bi-CMOS electronic photonic integrated circuit quantum light detector" on julkaistu Science Advances -lehdessä. 1960-luvulla tiedemiehet ja insinöörit pienensivät ensimmäisen kerran transistoreita halvoille mikrosiruille, mikä innovaatio aloitti informaatioaikakauden. Nyt tiedemiehet ovat ensimmäistä kertaa osoittaneet, että ihmisen hiusta ohuempia kvanttifotodetektoreita voidaan integroida piisiruun, mikä tuo meidät askeleen lähemmäksi valoa hyödyntävän kvanttiteknologian aikakautta. Seuraavan sukupolven edistyneen informaatioteknologian toteuttamisen perustana on korkean suorituskyvyn elektronisten ja fotonisten laitteiden laajamittainen valmistus. Kvanttiteknologian valmistus olemassa olevissa kaupallisissa laitoksissa on jatkuva haaste yliopistotutkimukselle ja yrityksille ympäri maailmaa. Korkean suorituskyvyn kvanttilaitteiston valmistaminen laajamittaisesti on ratkaisevan tärkeää kvanttilaskennan kannalta, koska jo kvanttitietokoneen rakentaminen vaatii suuren määrän komponentteja.
Isossa-Britanniassa tutkijat ovat esitelleet kvanttifotodetektorin, jonka integroidun piirin pinta-ala on vain 80 mikronia kertaa 220 mikronia. Näin pieni koko mahdollistaa kvanttifotodetektorien erittäin nopean toiminnan, mikä on olennaista suurnopeusyhteyksien avaamiseksi.kvanttikommunikaatioja mahdollistaen optisten kvanttitietokoneiden nopean toiminnan. Vakiintuneiden ja kaupallisesti saatavilla olevien valmistustekniikoiden käyttö helpottaa varhaista soveltamista muilla teknologian aloilla, kuten sensori- ja tietoliikenneteollisuudessa. Tällaisia ilmaisimia käytetään monenlaisissa kvanttioptiikan sovelluksissa, ne voivat toimia huoneenlämmössä ja sopivat kvanttiviestintään, erittäin herkkiin antureihin, kuten huippuluokan gravitaatioaaltoilmaisimiin, ja tiettyjen kvanttitietokoneiden suunnitteluun.
Vaikka nämä ilmaisimet ovat nopeita ja pieniä, ne ovat myös erittäin herkkiä. Kvanttivalon mittaamisen avain on herkkyys kvanttimekaaniolle. Kvanttimekaniikka tuottaa pieniä, perustasoisia kohinatasoja kaikissa optisissa järjestelmissä. Tämän kohinan käyttäytyminen paljastaa tietoa järjestelmässä läpäisevän kvanttivalon tyypistä, voi määrittää optisen anturin herkkyyden ja sitä voidaan käyttää kvanttitilan matemaattiseen rekonstruointiin. Tutkimus osoitti, että optisen ilmaisimen pienentäminen ja nopeammaksi tekeminen ei heikentänyt sen herkkyyttä kvanttitilojen mittaamisessa. Tulevaisuudessa tutkijat aikovat integroida muita disruptiivisia kvanttiteknologialaitteita sirumittakaavaan ja parantaa entisestään uusien laitteiden tehokkuutta.optinen ilmaisinja testata sitä useissa eri sovelluksissa. Jotta ilmaisin olisi laajemmin saatavilla, tutkimusryhmä valmisti sen käyttämällä kaupallisesti saatavilla olevia suihkulähteitä. Tiimi kuitenkin korostaa, että on ratkaisevan tärkeää jatkaa skaalautuvan valmistuksen haasteiden ratkaisemista kvanttiteknologian avulla. Ilman todella skaalautuvan kvanttilaitteiston valmistuksen demonstrointia kvanttiteknologian vaikutukset ja hyödyt viivästyvät ja ovat rajallisia. Tämä läpimurto on tärkeä askel kohti laajamittaisten sovellusten saavuttamista.kvanttiteknologia, ja kvanttilaskennan ja kvanttiviestinnän tulevaisuus on täynnä loputtomia mahdollisuuksia.
Kuva 2: Laitteen periaatteen kaaviokuva.
Julkaisun aika: 03.12.2024