Nieuwe technologie vankwantum fotodetector
's Werelds kleinste quantumchip op siliciumchipsfotodetector
Onlangs heeft een onderzoeksteam in Groot-Brittannië een belangrijke doorbraak bereikt in de miniaturisering van de kwantumtechnologie: ze hebben met succes de kleinste kwantumfotodetector ter wereld 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 zestig miniatuurden wetenschappers en ingenieurs voor het eerst transistors op goedkope microchips, een innovatie die het informatietijdperk inluidde. Nu hebben wetenschappers voor het eerst de integratie aangetoond van kwantumfotodetectoren die dunner zijn dan een mensenhaar op een siliciumchip, waardoor we een stap dichter bij een tijdperk van kwantumtechnologie komen die gebruik maakt van licht. Om de volgende generatie geavanceerde informatietechnologie te realiseren, vormt grootschalige productie van hoogwaardige elektronische en fotonische apparatuur de basis. Het vervaardigen van kwantumtechnologie in bestaande commerciële faciliteiten is een voortdurende uitdaging voor universitair onderzoek en bedrijven over de hele wereld. Het op grote schaal kunnen produceren van hoogwaardige quantumhardware is cruciaal voor quantum computing, omdat zelfs het bouwen 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. Door zo’n klein formaat kunnen kwantumfotodetectoren erg snel zijn, wat essentieel is voor het ontsluiten van hoge snelhedenkwantumcommunicatieen het mogelijk maken van snelle werking van optische kwantumcomputers. Het gebruik van gevestigde en in de handel verkrijgbare productietechnieken vergemakkelijkt een vroege toepassing op andere technologiegebieden zoals detectie en communicatie. Dergelijke detectoren worden gebruikt in een grote verscheidenheid aan toepassingen in de kwantumoptica, kunnen werken bij kamertemperatuur en zijn geschikt voor kwantumcommunicatie, uiterst gevoelige sensoren zoals de modernste zwaartekrachtgolfdetectoren, en bij het ontwerp van bepaalde kwantumdetectoren. computers.
Hoewel deze detectoren snel en klein zijn, zijn ze ook erg gevoelig. De sleutel tot het meten van kwantumlicht is de gevoeligheid voor kwantumruis. De kwantummechanica produceert kleine basisruisniveaus in alle optische systemen. Het gedrag van deze ruis onthult informatie over het type kwantumlicht dat door het systeem wordt uitgezonden, kan de gevoeligheid van de optische sensor bepalen en kan worden gebruikt om de kwantumtoestand wiskundig te reconstrueren. Uit het onderzoek bleek 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 quantumtechnologie-hardware op chipschaal te integreren, om de efficiëntie van de nieuwe verder te verbeterenoptische detectoren test het in verschillende toepassingen. Om de detector breder beschikbaar te maken, vervaardigde het onderzoeksteam hem met behulp van in de handel verkrijgbare fonteinen. Het team benadrukt echter dat het van cruciaal belang is om de uitdagingen van schaalbare productie met kwantumtechnologie te blijven aanpakken. Zonder het demonstreren van werkelijk schaalbare productie van kwantumhardware zullen de impact en voordelen van kwantumtechnologie vertraagd en beperkt zijn. Deze doorbraak markeert een belangrijke stap op weg naar grootschalige toepassingen vankwantumtechnologie, en de toekomst van kwantumcomputers en kwantumcommunicatie zit vol met eindeloze mogelijkheden.
Figuur 2: Schematisch diagram van het apparaatprincipe.
Posttijd: 03-dec-2024