Новая технологияквантовый фотодетектор
Самый маленький в мире квантовый кремниевый чипфотодетектор
Недавно исследовательская группа из Великобритании совершила важный прорыв в миниатюризации квантовых технологий: они успешно интегрировали 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-е годы ученые и инженеры впервые миниатюризировали транзисторы и превратили их в дешевые микрочипы. Эта инновация положила начало информационной эпохе. Теперь ученые впервые продемонстрировали интеграцию квантовых фотодетекторов тоньше человеческого волоса в кремниевый чип, приближая нас на шаг ближе к эпохе квантовых технологий, использующих свет. Основой для реализации следующего поколения передовых информационных технологий является крупномасштабное производство высокопроизводительного электронного и фотонного оборудования. Производство квантовых технологий на существующих коммерческих объектах является постоянной проблемой для университетских исследований и компаний по всему миру. Возможность производить высокопроизводительное квантовое оборудование в больших масштабах имеет решающее значение для квантовых вычислений, поскольку даже для создания квантового компьютера требуется большое количество компонентов.
Исследователи из Великобритании продемонстрировали квантовый фотодетектор с площадью интегральной схемы всего 80 на 220 микрон. Столь небольшой размер позволяет квантовым фотодетекторам работать очень быстро, что важно для открытия высокоскоростныхквантовая связьи обеспечение высокоскоростной работы оптических квантовых компьютеров. Использование устоявшихся и коммерчески доступных технологий производства облегчает раннее применение в других областях технологий, таких как зондирование и связь. Такие детекторы используются в самых разных приложениях в квантовой оптике, могут работать при комнатной температуре и подходят для квантовой связи, чрезвычайно чувствительных датчиков, таких как современные детекторы гравитационных волн, а также для разработки некоторых квантовых устройств. компьютеры.
Хотя эти детекторы быстрые и маленькие, они также очень чувствительны. Ключом к измерению квантового света является чувствительность к квантовому шуму. Квантовая механика создает 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 использоваться для математической реконструкции квантового состояния. Исследование показало, что уменьшение размера и быстродействия оптического детектора не повлияло на его чувствительность к измерению квантовых состояний. В будущем исследователи планируют интегрировать другое революционное оборудование квантовых технологий в масштаб чипа, чтобы еще больше повысить эффективность нового оборудования.оптический детектори протестируйте его в различных приложениях. Чтобы сделать детектор более доступным, исследовательская группа изготовила его с использованием имеющихся в продаже фонтанчиков. Однако команда подчеркивает, что крайне важно продолжать решать проблемы масштабируемого производства с помощью квантовых технологий. Без демонстрации по-настоящему масштабируемого производства квантового оборудования влияние и преимущества квантовых технологий будут отсрочены и ограничены. Этот прорыв знаменует собой важный шаг на пути к широкомасштабному применениюквантовая технология, а будущее квантовых вычислений и квантовой связи полно безграничных возможностей.
Рисунок 2: Принципиальная схема принципа устройства.
Время публикации: 03 декабря 2024 г.