Новая технологияквантовый фотодетектор
Самый маленький в мире кремниевый чип-квантфотодетектор
Недавно исследовательская группа из Великобритании совершила важный прорыв в миниатюризации квантовых технологий, успешно интегрировав самый маленький в мире квантовый фотодетектор в кремниевый чип. Работа под названием «Квантовый детектор света на основе электронной фотонной интегральной схемы Bi-CMOS» опубликована в журнале Science Advances. В 1960-х годах ученые и инженеры впервые миниатюризировали транзисторы на дешевых микрочипах, что положило начало информационной эпохе. Теперь ученые впервые продемонстрировали интеграцию квантовых фотодетекторов тоньше человеческого волоса в кремниевый чип, приближая нас на шаг к эре квантовых технологий, использующих свет. Для реализации следующего поколения передовых информационных технологий фундаментом является крупномасштабное производство высокопроизводительного электронного и фотонного оборудования. Производство квантовых технологий на существующих коммерческих предприятиях остается сложной задачей для университетских исследований и компаний по всему миру. Возможность крупномасштабного производства высокопроизводительного квантового оборудования имеет решающее значение для квантовых вычислений, поскольку даже для создания квантового компьютера требуется большое количество компонентов.
Исследователи из Великобритании продемонстрировали квантовый фотодетектор с интегральной схемой размером всего 80 на 220 микрон. Такой малый размер позволяет квантовым фотодетекторам работать очень быстро, что крайне важно для открытия высокоскоростных приложений.квантовая связьи обеспечивают высокоскоростную работу оптических квантовых компьютеров. Использование проверенных и коммерчески доступных технологий производства способствует раннему применению в других областях технологий, таких как сенсорика и связь. Такие детекторы используются в самых разных областях квантовой оптики, могут работать при комнатной температуре и подходят для квантовой связи, чрезвычайно чувствительных датчиков, таких как современные детекторы гравитационных волн, а также при проектировании некоторых квантовых компьютеров.
Несмотря на свою скорость и компактность, эти детекторы обладают высокой чувствительностью. Ключ к измерению квантового света заключается в чувствительности к квантовому шуму. Квантовая механика порождает крошечные, базовые уровни шума во всех оптических системах. Поведение этого шума раскрывает информацию о типе квантового света, передаваемого в системе, может определять чувствительность оптического датчика и может быть использовано для математической реконструкции квантового состояния. Исследование показало, что уменьшение размеров и скорости оптического детектора не снижает его чувствительность к измерению квантовых состояний. В будущем исследователи планируют интегрировать другие прорывные квантовые технологии на чип-масштаб, чтобы еще больше повысить эффективность новых детекторов.оптический детектори протестировать его в различных областях применения. Чтобы сделать детектор более доступным, исследовательская группа изготовила его, используя коммерчески доступные генераторы фьюнеров. Однако команда подчеркивает, что крайне важно продолжать решать проблемы масштабируемого производства с использованием квантовых технологий. Без демонстрации действительно масштабируемого производства квантового оборудования влияние и преимущества квантовых технологий будут отложены и ограничены. Этот прорыв знаменует собой важный шаг на пути к достижению крупномасштабных применений.квантовые технологииА будущее квантовых вычислений и квантовой связи полно безграничных возможностей.
Рисунок 2: Схема принципа работы устройства.
Дата публикации: 03.12.2024