Νέα τεχνολογία τουκβαντικός φωτοανιχνευτής
Το μικρότερο κβαντικό τσιπ πυριτίου στον κόσμοφωτοανιχνευτής
Πρόσφατα, μια ερευνητική ομάδα στο Ηνωμένο Βασίλειο σημείωσε μια σημαντική ανακάλυψη στη σμίκρυνση της κβαντικής τεχνολογίας, ενσωματώνοντας με επιτυχία τον μικρότερο κβαντικό φωτοανιχνευτή στον κόσμο σε ένα τσιπ πυριτίου. Η εργασία, με τίτλο «Ένας ηλεκτρονικός φωτονικός ανιχνευτής ολοκληρωμένου κυκλώματος Bi-CMOS», δημοσιεύεται στο Science Advances. Τη δεκαετία του 1960, επιστήμονες και μηχανικοί μετέτρεψαν για πρώτη φορά τρανζίστορ σε μικρογραφία σε φθηνά μικροτσίπ, μια καινοτομία που εγκαινίασε την εποχή της πληροφορίας. Τώρα, οι επιστήμονες έχουν για πρώτη φορά καταδείξει την ενσωμάτωση κβαντικών φωτοανιχνευτών λεπτότερων από μια ανθρώπινη τρίχα σε ένα τσιπ πυριτίου, φέρνοντάς μας ένα βήμα πιο κοντά σε μια εποχή κβαντικής τεχνολογίας που χρησιμοποιεί φως. Για να υλοποιηθεί η επόμενη γενιά προηγμένης τεχνολογίας πληροφοριών, η μεγάλης κλίμακας κατασκευή ηλεκτρονικού και φωτονικού εξοπλισμού υψηλής απόδοσης αποτελεί το θεμέλιο. Η κατασκευή κβαντικής τεχνολογίας σε υπάρχουσες εμπορικές εγκαταστάσεις αποτελεί μια συνεχή πρόκληση για την πανεπιστημιακή έρευνα και τις εταιρείες σε όλο τον κόσμο. Η δυνατότητα κατασκευής κβαντικού υλικού υψηλής απόδοσης σε μεγάλη κλίμακα είναι ζωτικής σημασίας για την κβαντική υπολογιστική, επειδή ακόμη και η κατασκευή ενός κβαντικού υπολογιστή απαιτεί μεγάλο αριθμό εξαρτημάτων.
Ερευνητές στο Ηνωμένο Βασίλειο έχουν επιδείξει έναν κβαντικό φωτοανιχνευτή με εμβαδόν ολοκληρωμένου κυκλώματος μόλις 80 μικρά επί 220 μικρά. Ένα τόσο μικρό μέγεθος επιτρέπει στους κβαντικούς φωτοανιχνευτές να είναι πολύ γρήγοροι, κάτι που είναι απαραίτητο για την απελευθέρωση υψηλής ταχύτητας.κβαντική επικοινωνίακαι επιτρέποντας τη λειτουργία οπτικών κβαντικών υπολογιστών υψηλής ταχύτητας. Η χρήση καθιερωμένων και εμπορικά διαθέσιμων τεχνικών κατασκευής διευκολύνει την έγκαιρη εφαρμογή σε άλλους τεχνολογικούς τομείς, όπως η ανίχνευση και οι επικοινωνίες. Τέτοιοι ανιχνευτές χρησιμοποιούνται σε μια ευρεία ποικιλία εφαρμογών στην κβαντική οπτική, μπορούν να λειτουργούν σε θερμοκρασία δωματίου και είναι κατάλληλοι για κβαντικές επικοινωνίες, εξαιρετικά ευαίσθητους αισθητήρες όπως οι υπερσύγχρονοι ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων, και στο σχεδιασμό ορισμένων κβαντικών υπολογιστών.
Αν και αυτοί οι ανιχνευτές είναι γρήγοροι και μικροί, είναι επίσης πολύ ευαίσθητοι. Το κλειδί για τη μέτρηση του κβαντικού φωτός είναι η ευαισθησία στον κβαντικό θόρυβο. Η κβαντομηχανική παράγει μικροσκοπικά, βασικά επίπεδα θορύβου σε όλα τα οπτικά συστήματα. Η συμπεριφορά αυτού του θορύβου αποκαλύπτει πληροφορίες σχετικά με τον τύπο του κβαντικού φωτός που μεταδίδεται στο σύστημα, μπορεί να προσδιορίσει την ευαισθησία του οπτικού αισθητήρα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μαθηματική ανακατασκευή της κβαντικής κατάστασης. Η μελέτη έδειξε ότι η μείωση και η ταχύτερη μετατροπή του οπτικού ανιχνευτή δεν εμπόδισε την ευαισθησία του στη μέτρηση των κβαντικών καταστάσεων. Στο μέλλον, οι ερευνητές σχεδιάζουν να ενσωματώσουν άλλο πρωτοποριακό υλικό κβαντικής τεχνολογίας στην κλίμακα του τσιπ, βελτιώνοντας περαιτέρω την απόδοση του νέου...οπτικός ανιχνευτήςκαι να τον δοκιμάσουν σε μια ποικιλία διαφορετικών εφαρμογών. Για να κάνει τον ανιχνευτή ευρύτερα διαθέσιμο, η ερευνητική ομάδα τον κατασκεύασε χρησιμοποιώντας εμπορικά διαθέσιμα fountainers. Ωστόσο, η ομάδα τονίζει ότι είναι κρίσιμο να συνεχιστεί η αντιμετώπιση των προκλήσεων της κλιμακωτής κατασκευής με την κβαντική τεχνολογία. Χωρίς να επιδειχθεί πραγματικά κλιμακωτή κατασκευή κβαντικού υλικού, ο αντίκτυπος και τα οφέλη της κβαντικής τεχνολογίας θα καθυστερήσουν και θα περιοριστούν. Αυτή η ανακάλυψη σηματοδοτεί ένα σημαντικό βήμα προς την επίτευξη εφαρμογών μεγάλης κλίμακαςκβαντική τεχνολογία, και το μέλλον της κβαντικής υπολογιστικής και της κβαντικής επικοινωνίας είναι γεμάτο ατελείωτες δυνατότητες.
Σχήμα 2: Σχηματικό διάγραμμα της αρχής λειτουργίας της συσκευής.
Ώρα δημοσίευσης: 03-12-2024