Новая тэхналогіяквантавы фотадэтэктар
Самы маленькі ў свеце крамянёвы чып Quantumфотадэтэктар
Нядаўна даследчая група з Вялікабрытаніі зрабіла важны прарыў у мініяцюрызацыі квантавых тэхналогій, яны паспяхова інтэгравалі самы маленькі ў свеце квантавы фотадэтэктар у крамянёвы чып. Праца пад назвай «Электронная фатонная інтэгральная схема квантавага дэтэктара святла Bi-CMOS» апублікаваная ў Science Advances. У 1960-х гадах навукоўцы і інжынеры ўпершыню мініяцюрызавалі транзістары на танных мікрачыпах, што адкрыла эпоху інфармацыі. Цяпер навукоўцы ўпершыню прадэманстравалі інтэграцыю квантавых фотадэтэктараў, танчэйшых за чалавечы волас, у крамянёвы чып, наблізіўшы нас на крок бліжэй да эры квантавых тэхналогій, якія выкарыстоўваюць святло. Асновай для рэалізацыі наступнага пакалення перадавых інфармацыйных тэхналогій з'яўляецца буйнамаштабная вытворчасць высокапрадукцыйнага электроннага і фатоннага абсталявання. Вытворчасць квантавых тэхналогій на існуючых камерцыйных прадпрыемствах з'яўляецца пастаяннай праблемай для універсітэцкіх даследаванняў і кампаній па ўсім свеце. Магчымасць вырабляць высокапрадукцыйнае квантавае абсталяванне ў вялікіх маштабах мае вырашальнае значэнне для квантавых вылічэнняў, таму што нават стварэнне квантавага кампутара патрабуе вялікай колькасці кампанентаў.
Даследчыкі з Вялікабрытаніі прадэманстравалі квантавы фотадэтэктар з плошчай інтэгральнай схемы ўсяго 80 на 220 мікрон. Такі малы памер дазваляе квантавым фотадэтэктарам працаваць вельмі хутка, што важна для разблакіроўкі высакахуткасныхквантавая сувязьі забеспячэнне высокай хуткасці працы аптычных квантавых кампутараў. Выкарыстанне вядомых і камерцыйна даступных метадаў вытворчасці палягчае ранняе прымяненне ў іншых тэхналагічных галінах, такіх як зандзіраванне і сувязь. Такія дэтэктары выкарыстоўваюцца ў самых розных сферах прымянення ў квантавай оптыцы, могуць працаваць пры пакаёвай тэмпературы і падыходзяць для квантавай сувязі, надзвычай адчувальных датчыкаў, такіх як сучасныя дэтэктары гравітацыйных хваль, і ў канструкцыі пэўных квантавых кампутары.
Хоць гэтыя дэтэктары хуткія і невялікія, яны таксама вельмі адчувальныя. Ключ да вымярэння квантавага святла - гэта адчувальнасць да квантавага шуму. Квантавая механіка стварае малюсенькія базавыя ўзроўні шуму ва ўсіх аптычных сістэмах. Паводзіны гэтага шуму раскрываюць інфармацыю аб тыпе квантавага святла, якое праходзіць у сістэме, могуць вызначыць адчувальнасць аптычнага датчыка і могуць быць выкарыстаны для матэматычнай рэканструкцыі квантавага стану. Даследаванне паказала, што стварэнне аптычнага дэтэктара меншага памеру і хуткасці не перашкодзіць яго адчувальнасці да вымярэння квантавых станаў. У будучыні даследчыкі плануюць інтэграваць іншае апаратнае забеспячэнне квантавай тэхналогіі ў маштабе чыпа, каб яшчэ больш павысіць эфектыўнасць новагааптычны дэтэктарі праверыць яго ў розных праграмах. Каб зрабіць дэтэктар больш даступным, даследчая група вырабіла яго з выкарыстаннем камерцыйна даступных фантанчыкаў. Аднак каманда падкрэслівае, што вельмі важна працягваць вырашаць праблемы маштабаванай вытворчасці з дапамогай квантавых тэхналогій. Без дэманстрацыі сапраўды маштабуемай вытворчасці квантавага абсталявання ўплыў і перавагі квантавай тэхналогіі будуць адкладзены і абмежаваны. Гэты прарыў азначае важны крок на шляху да шырокамаштабнага прымяненняквантавыя тэхналогіі, а будучыня квантавых вылічэнняў і квантавай камунікацыі поўная бясконцых магчымасцей.
Малюнак 2: Прынцыповая схема прылады.
Час публікацыі: 3 снежня 2024 г