Nieuwe technologie vankwantumfotodetector
'S werelds kleinste siliciumchip -kwantumfotodetector
Onlangs heeft een onderzoeksteam in het Verenigd Koninkrijk een belangrijke doorbraak gemaakt in de miniaturisatie van kwantumtechnologie, ze hebben met succes 's werelds kleinste kwantumfotodetector geïntegreerd in een siliciumchip. Het werk, getiteld "A BI-CMOS Electronic Photonic Integrated Circuit Quantum Light Detector", is gepubliceerd in Science Advances. In de jaren zestig miniaturiseerden wetenschappers en ingenieurs eerst transistoren op goedkope microchips, een innovatie die het informatietijdperk inluidde. Nu hebben wetenschappers voor het eerst de integratie aangetoond van kwantumfotodetectors dunner dan een menselijk haar op een siliciumchip, waardoor we een stap dichter bij een tijdperk van kwantumtechnologie brengen dat licht gebruikt. Om de volgende generatie geavanceerde informatietechnologie te realiseren, is grootschalige productie van krachtige elektronische en fotonische apparatuur de basis. De productie van kwantumtechnologie in bestaande commerciële faciliteiten is een voortdurende uitdaging voor universitair onderzoek en bedrijven over de hele wereld. Het is cruciaal om op grote schaal krachtige kwantumhardware te produceren voor kwantum computing, omdat zelfs het bouwen van een kwantumcomputer een groot aantal componenten vereist.
Onderzoekers in het Verenigd Koninkrijk hebben een kwantumfotodetector aangetoond met een geïntegreerd circuitgebied van slechts 80 micron bij 220 micron. Zo'n klein formaat zorgt ervoor dat kwantumfotodetectoren erg snel zijn, wat essentieel is voor het ontgrendelen van hoge snelheidkwantumcommunicatieen het mogelijk maken van een hoge snelheid van optische kwantumcomputers. Het gebruik van gevestigde en commercieel beschikbare productietechnieken vergemakkelijkt de vroege toepassing op andere technologische gebieden zoals detectie en communicatie. Dergelijke detectoren worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen in kwantumoptica, kunnen bij kamertemperatuur werken en zijn geschikt voor kwantumcommunicatie, extreem gevoelige sensoren zoals ultramoderne zwaartekrachtgolfdetectoren en in het ontwerp van bepaalde kwantumcomputers.
Hoewel deze detectoren snel en klein zijn, zijn ze ook erg gevoelig. De sleutel tot het meten van kwantumlicht is de gevoeligheid voor kwantumruis. Kwantummechanica produceert kleine, basisniveaus van ruis in alle optische systemen. Het gedrag van deze ruis onthult informatie over het type kwantumlicht dat in het systeem wordt verzonden, kan de gevoeligheid van de optische sensor bepalen en kan worden gebruikt om de kwantumtoestand wiskundig te reconstrueren. De studie toonde aan dat het kleiner en sneller kleiner zijn van de optische detector zijn gevoeligheid voor het meten van kwantumtoestanden niet belemmerd. In de toekomst zijn de onderzoekers van plan om andere disruptieve kwantumtechnologiehardware in de chipschaal te integreren, de efficiëntie van de nieuwe verder te verbeterenoptische detectoren test het in verschillende toepassingen. Om de detector breder beschikbaar te maken, produceerde het onderzoeksteam deze met behulp van commercieel beschikbare fonteinen. Het team benadrukt echter dat het van cruciaal belang is om de uitdagingen van schaalbare productie met kwantumtechnologie aan te gaan. Zonder een echt schaalbare kwantumhardwareproductie aan te tonen, zullen de impact en voordelen van kwantumtechnologie worden vertraagd en beperkt. Deze doorbraak markeert een belangrijke stap in de richting van het bereiken van grootschalige toepassingen vankwantumtechnologie, en de toekomst van kwantum computing en kwantumcommunicatie zit vol met eindeloze mogelijkheden.
Figuur 2: Schematisch diagram van het apparaatprincipe.
Posttijd: dec-03-2024