Новая технологияквантовый фотодетектор
Самый маленький в мире кремниевый квантовый чипфотодетектор
Недавно группа исследователей из Великобритании совершила важный прорыв в миниатюризации квантовых технологий, успешно интегрировав самый маленький в мире квантовый фотодетектор в кремниевый чип. Работа под названием «Би-КМОП электронная фотонная интегральная схема квантового детектора света» опубликована в журнале Science Advances. В 1960-х годах учёные и инженеры впервые миниатюризировали транзисторы на дешёвых микрочипах, что стало нововведением, ознаменовавшим начало информационной эпохи. Теперь учёные впервые продемонстрировали интеграцию квантовых фотодетекторов толщиной меньше человеческого волоса в кремниевый чип, приблизив нас на шаг к эре квантовых технологий, использующих свет. Для реализации следующего поколения передовых информационных технологий основой является крупномасштабное производство высокопроизводительного электронного и фотонного оборудования. Производство квантовых технологий на существующих коммерческих предприятиях является актуальной задачей для университетских исследований и компаний по всему миру. Возможность производства высокопроизводительного квантового оборудования в больших масштабах критически важна для квантовых вычислений, поскольку даже для создания квантового компьютера требуется большое количество компонентов.
Британские исследователи 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 обнаружения высокоскоростныхквантовая коммуникацияи обеспечение высокоскоростной работы оптических квантовых компьютеров. Использование проверенных и коммерчески доступных технологий производства способствует раннему внедрению в другие технологические области, такие как датчики и связь. Такие детекторы используются в широком спектре приложений квантовой оптики, могут работать при комнатной температуре и подходят для квантовой связи, создания высокочувствительных датчиков, таких как современные детекторы гравитационных волн, а также для разработки некоторых квантовых компьютеров.
Хотя эти детекторы быстрые и компактные, они также очень чувствительны. Ключевым фактором измерения квантового света является чувствительность к квантовому шуму. Квантовая механика создаёт крошечные, базовые уровни шума во всех оптических системах. Поведение этого шума раскрывает информацию о типе квантового света, проходящего через систему, может определить чувствительность оптического датчика и может быть использовано для математической реконструкции квантового состояния. Исследование показало, что уменьшение размера и скорости оптического детектора не влияет на его чувствительность к измерению квантовых состояний. В будущем исследователи планируют интегрировать другие революционные квантовые технологии в масштаб чипа, чтобы ещё больше повысить эффективность нового…оптический детектори протестировать его в различных приложениях. Чтобы сделать детектор более доступным, исследовательская группа изготовила его с использованием коммерчески доступных фонтанчиков. Однако группа подчёркивает, 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 отсрочены и ограничены. Этот прорыв знаменует собой важный шаг на пути к достижению широкомасштабного примененияквантовая технология, а будущее квантовых вычислений и квантовой связи полно бесконечных возможностей.
Рисунок 2: Принципиальная схема устройства.
Время публикации: 03 декабря 2024 г.