Nieuwe technologie vankwantumfotodetector
's Werelds kleinste siliciumchip kwantumfotodetector
Onlangs heeft een onderzoeksteam in het Verenigd Koninkrijk een belangrijke doorbraak bereikt in de miniaturisatie van quantumtechnologie. Ze hebben met succes 's werelds kleinste quantumfotodetector in een siliciumchip geïntegreerd. Het werk, getiteld "A Bi-CMOS electronic photonic integrated circuit quantum light detector", is gepubliceerd in Science Advances. In de jaren 60 miniaturiseerden wetenschappers en ingenieurs voor het eerst transistors op goedkope microchips, een innovatie die het informatietijdperk inluidde. Nu hebben wetenschappers voor het eerst de integratie van quantumfotodetectoren dunner dan een mensenhaar op een siliciumchip aangetoond, wat ons een stap dichter brengt bij een tijdperk van quantumtechnologie die gebruikmaakt van licht. Om de volgende generatie geavanceerde informatietechnologie te realiseren, vormt grootschalige productie van hoogwaardige elektronische en fotonische apparatuur de basis. De productie van quantumtechnologie in bestaande commerciële faciliteiten is een voortdurende uitdaging voor universitair onderzoek en bedrijven wereldwijd. Het op grote schaal kunnen produceren van hoogwaardige quantumhardware is cruciaal voor quantumcomputing, omdat zelfs de bouw van een quantumcomputer een groot aantal componenten vereist.
Onderzoekers in het Verenigd Koninkrijk hebben een kwantumfotodetector gedemonstreerd met een geïntegreerd circuitoppervlak van slechts 80 micron bij 220 micron. Dankzij dit kleine formaat kunnen kwantumfotodetectoren zeer snel zijn, wat essentieel is voor het ontsluiten van hogesnelheids-kwantumcommunicatieen maakt een snelle werking van optische quantumcomputers mogelijk. Het gebruik van gevestigde en commercieel beschikbare productietechnieken vergemakkelijkt vroege toepassing in andere technologische gebieden, zoals sensortechnologie en communicatie. Dergelijke detectoren worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen in de quantumoptica, kunnen bij kamertemperatuur werken en zijn geschikt voor quantumcommunicatie, extreem gevoelige sensoren zoals geavanceerde gravitatiegolfdetectoren, en bij het ontwerp van bepaalde quantumcomputers.
Hoewel deze detectoren snel en klein zijn, zijn ze ook zeer gevoelig. De sleutel tot het meten van kwantumlicht is de gevoeligheid voor kwantumruis. De kwantummechanica produceert kleine, basale ruisniveaus in alle optische systemen. Het gedrag van deze ruis onthult informatie over het type kwantumlicht dat door het systeem wordt doorgelaten, 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 maken van de optische detector de gevoeligheid voor het meten van kwantumtoestanden niet belemmerde. In de toekomst zijn de onderzoekers van plan om andere disruptieve kwantumtechnologiehardware op chipschaal te integreren om de efficiëntie van de nieuwe detector verder te verbeteren.optische detector, en test deze in diverse toepassingen. Om de detector breder beschikbaar te maken, produceerde het onderzoeksteam deze met behulp van commercieel verkrijgbare fountainers. Het team benadrukt echter dat het cruciaal is om de uitdagingen van schaalbare productie met kwantumtechnologie te blijven aanpakken. Zonder het demonstreren van echt schaalbare kwantumhardwareproductie zullen de impact en voordelen van kwantumtechnologie vertraagd en beperkt zijn. Deze doorbraak markeert een belangrijke stap in de richting van grootschalige toepassingen vankwantumtechnologieen de toekomst van quantum computing en quantumcommunicatie zit vol eindeloze mogelijkheden.
Figuur 2: Schematisch diagram van het principe van het apparaat.
Plaatsingstijd: 3 dec. 2024