Nauja technologijakvantinis fotodetektorius
Mažiausias pasaulyje silicio lustų kvantinis elementasfotodetektorius
Neseniai Jungtinės Karalystės tyrėjų komanda padarė svarbų proveržį kvantinių technologijų miniatiūrizavimo srityje, sėkmingai integruodama mažiausią pasaulyje kvantinį fotodetektorių į silicio lustą. Darbas pavadinimu „Bi-CMOS elektroninis fotoninis integrinis grandynas – kvantinis šviesos detektorius“ paskelbtas žurnale „Science Advances“. Septintajame dešimtmetyje mokslininkai ir inžinieriai pirmieji miniatiūrizavo tranzistorius ant pigių mikroschemų – ši inovacija pradėjo informacijos amžių. Dabar mokslininkai pirmą kartą pademonstravo plonesnių už žmogaus plauką kvantinių fotodetektorių integravimą į silicio lustą, taip priartindami mus prie šviesą naudojančios kvantinės technologijos eros. Norint įgyvendinti naujos kartos pažangias informacines technologijas, pagrindas yra didelio masto didelio našumo elektroninės ir fotoninės įrangos gamyba. Kvantinių technologijų gamyba esamose komercinėse patalpose yra nuolatinis iššūkis universitetų tyrimams ir įmonėms visame pasaulyje. Gebėjimas gaminti didelio masto didelio našumo kvantinę įrangą yra labai svarbus kvantiniams skaičiavimams, nes net kvantinio kompiuterio sukūrimui reikia daug komponentų.
Jungtinės Karalystės tyrėjai pademonstravo kvantinį fotodetektorių, kurio integrinės grandinės plotas yra vos 80 mikronų x 220 mikronų. Toks mažas dydis leidžia kvantiniams fotodetektoriams būti labai greitiems, o tai yra būtina norint išnaudoti didelės spartos galimybes.kvantinė komunikacijair sudarant sąlygas greitam optinių kvantinių kompiuterių veikimui. Naudojant nusistovėjusius ir komerciškai prieinamus gamybos metodus, lengviau juos anksti pritaikyti kitose technologijų srityse, tokiose kaip jutikliai ir ryšiai. Tokie detektoriai naudojami įvairiose kvantinės optikos srityse, gali veikti kambario temperatūroje ir yra tinkami kvantinei komunikacijai, itin jautriems jutikliams, tokiems kaip moderniausi gravitacinių bangų detektoriai, ir projektuojant tam tikrus kvantinius kompiuterius.
Nors šie detektoriai yra greiti ir maži, jie taip pat yra labai jautrūs. Kvantinės šviesos matavimo esmė yra jautrumas kvantiniam triukšmui. Kvantinė mechanika visose optinėse sistemose sukuria mažyčius, bazinius triukšmo lygius. Šio triukšmo elgesys atskleidžia informaciją apie sistemoje praleidžiamos kvantinės šviesos tipą, gali nustatyti optinio jutiklio jautrumą ir gali būti naudojamas matematiškai rekonstruoti kvantinę būseną. Tyrimas parodė, kad optinio detektoriaus sumažinimas ir pagreitinimas nepakenkė jo jautrumui matuojant kvantines būsenas. Ateityje tyrėjai planuoja integruoti kitą perversminę kvantinės technologijos įrangą į lustų skalę, dar labiau pagerinti naujųjų efektyvumą.optinis detektoriusir išbandyti jį įvairiose srityse. Siekdama, kad detektorius būtų plačiau prieinamas, tyrėjų komanda jį pagamino naudodama komerciškai prieinamus fontanus. Tačiau komanda pabrėžia, kad labai svarbu toliau spręsti keičiamo mastelio gamybos iššūkius naudojant kvantines technologijas. Nedemonstravus tikrai keičiamo mastelio kvantinės įrangos gamybos, kvantinių technologijų poveikis ir nauda bus atidėta ir ribota. Šis proveržis yra svarbus žingsnis siekiant didelio masto pritaikymo.kvantinė technologija, o kvantinių skaičiavimų ir kvantinės komunikacijos ateitis kupina begalinių galimybių.
2 pav.: Įrenginio principo schema.
Įrašo laikas: 2024 m. gruodžio 3 d.