Nieuwe technologie vankwantumfotodetector
's Werelds kleinste siliciumchip met kwantumtechnologiefotodetector
Onlangs heeft een onderzoeksteam in het Verenigd Koninkrijk een belangrijke doorbraak bereikt in de miniaturisatie van kwantumtechnologie. Ze zijn erin geslaagd 's werelds kleinste kwantumfotodetector in een siliciumchip te integreren. Het onderzoek, getiteld "A Bi-CMOS electronic photonic integrated circuit quantum light detector", is gepubliceerd in Science Advances. In de jaren zestig 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 kwantumfotodetectoren, dunner dan een mensenhaar, op een siliciumchip aangetoond, waarmee we een stap dichter bij een tijdperk van kwantumtechnologie komen die gebruikmaakt van licht. Om de volgende generatie geavanceerde informatietechnologie te realiseren, is grootschalige productie van hoogwaardige elektronische en fotonische apparatuur de basis. Het produceren van kwantumtechnologie in bestaande commerciële faciliteiten is een voortdurende uitdaging voor universitair onderzoek en bedrijven wereldwijd. Het op grote schaal kunnen produceren van hoogwaardige kwantumhardware is cruciaal voor kwantumcomputing, omdat zelfs de bouw van een kwantumcomputer een groot aantal componenten vereist.
Onderzoekers in het Verenigd Koninkrijk hebben een kwantumfotodetector gedemonstreerd met een geïntegreerd circuitoppervlak van slechts 80 bij 220 micron. Dankzij dit kleine formaat kunnen kwantumfotodetectoren zeer snel werken, wat essentieel is voor het ontsluiten van hogesnelheidstechnologie.kwantumcommunicatieen het mogelijk maken van snelle werking van optische kwantumcomputers. Het gebruik van gevestigde en commercieel verkrijgbare fabricagetechnieken maakt vroege toepassing in andere technologiegebieden, zoals sensoren en communicatie, mogelijk. Dergelijke detectoren worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen in de kwantumoptica, kunnen werken bij kamertemperatuur en zijn geschikt voor kwantumcommunicatie, extreem gevoelige sensoren zoals geavanceerde zwaartekrachtgolfdetectoren, en bij het ontwerp van bepaalde kwantumcomputers.
Hoewel deze detectoren snel en klein zijn, zijn ze ook zeer gevoelig. De sleutel tot het meten van kwantumlicht ligt in de gevoeligheid voor kwantumruis. Kwantummechanica produceert minuscule, fundamentele ruisniveaus in alle optische systemen. Het gedrag van deze ruis onthult informatie over het type kwantumlicht dat in het systeem wordt uitgezonden, 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 baanbrekende kwantumtechnologieën op chipniveau te integreren en de efficiëntie van de nieuwe detectoren verder te verbeteren.optische detectoren deze te testen in diverse toepassingen. Om de detector breder beschikbaar te maken, produceerde het onderzoeksteam deze met behulp van commercieel verkrijgbare fonteinen. Het team benadrukt echter dat het cruciaal is om de uitdagingen van schaalbare productie met kwantumtechnologie te blijven aanpakken. Zonder een daadwerkelijk schaalbare productie van kwantumhardware aan te tonen, zullen de impact en voordelen van kwantumtechnologie vertraagd en beperkt blijven. Deze doorbraak markeert een belangrijke stap op weg naar grootschalige toepassingen van kwantumtechnologie.kwantumtechnologieEn de toekomst van kwantumcomputing en kwantumcommunicatie zit vol eindeloze mogelijkheden.
Figuur 2: Schematisch diagram van het werkingsprincipe van het apparaat.
Geplaatst op: 3 december 2024