Ny teknik avkvantfotodetektor
Världens minsta kiselchipkvantumfotodetektor
Nyligen har ett forskarteam i Storbritannien gjort ett viktigt genombrott i miniatyriseringen av kvanttekniken, de integrerade framgångsrikt världens minsta kvantfotodetektor i ett kiselchip. Arbetet, med titeln "A BIMOS Electronic Photonic Integrated Circuit Quantum Light Detector," publiceras i Science Advances. På 1960 -talet miniatyriserade forskare och ingenjörer först på billiga mikrochips, en innovation som inledde informationsåldern. Nu har forskare för första gången visat integrationen av kvantfotodetektorer tunnare än ett mänskligt hår på ett kiselchip, vilket ger oss ett steg närmare en era av kvantteknologi som använder ljus. För att förverkliga nästa generation av avancerad informationsteknologi är storskalig tillverkning av högpresterande elektronisk och fotonisk utrustning grunden. Tillverkning av kvantteknologi i befintliga kommersiella anläggningar är en pågående utmaning för universitetsforskning och företag runt om i världen. Att kunna tillverka högpresterande kvanthårdvara i stor skala är avgörande för kvantberäkning, eftersom till och med att bygga en kvantdator kräver ett stort antal komponenter.
Forskare i Storbritannien har visat en kvantfotodetektor med ett integrerat kretsområde på bara 80 mikron med 220 mikron. En sådan liten storlek gör det möjligt för kvantfotodetektorer att vara mycket snabba, vilket är viktigt för att låsa upp höghastighetkvantkommunikationoch möjliggöra höghastighetsdrift av optiska kvantdatorer. Att använda etablerade och kommersiellt tillgängliga tillverkningstekniker underlättar tidig tillämpning på andra teknikområden som avkänning och kommunikation. Sådana detektorer används i en mängd olika tillämpningar i kvantoptik, kan arbeta vid rumstemperatur och är lämpliga för kvantkommunikation, extremt känsliga sensorer som modernt gravitationsvågdetektorer och i utformningen av vissa kvantdatorer.
Även om dessa detektorer är snabba och små är de också mycket känsliga. Nyckeln till att mäta kvantljus är känsligheten för kvantbrus. Kvantmekanik producerar små, grundläggande nivåer av brus i alla optiska system. Beteendet hos detta brus avslöjar information om typen av kvantljus som överförs i systemet, kan bestämma känsligheten för den optiska sensorn och kan användas för att matematiskt rekonstruera kvanttillståndet. Studien visade att det att göra den optiska detektorn mindre och snabbare inte hindrade dess känslighet för att mäta kvanttillstånd. I framtiden planerar forskarna att integrera annan störande kvantteknikhårdvara i chipskalan, förbättra effektiviteten i det nyaoptisk detektoroch testa det i en mängd olika applikationer. För att göra detektorn mer allmänt tillgänglig tillverkade forskargruppen den med kommersiellt tillgängliga fountainers. Teamet betonar emellertid att det är avgörande att fortsätta hantera utmaningarna med skalbar tillverkning med kvantteknik. Utan att demonstrera verkligt skalbar kvanthårdvarutillverkning kommer påverkan och fördelarna med kvantteknologi att försenas och begränsas. Detta genombrott markerar ett viktigt steg mot att uppnå storskaliga tillämpningar avkvantteknikoch framtiden för kvantberäkning och kvantkommunikation är full av oändliga möjligheter.
Bild 2: Schematiskt diagram över enhetsprincipen.
Posttid: dec-03-2024