Jauna tehnoloģijakvantu fotodetektors
Pasaulē mazākais silīcija mikroshēmas kvantsfotodetektors
Nesen Apvienotās Karalistes pētījumu grupa ir veikusi svarīgu sasniegumu kvantu tehnoloģijas miniaturizācijā, viņi veiksmīgi integrēja pasaules mazāko kvantu fotodetektoru silīcija mikroshēmā. Darbs ar nosaukumu “Bi-CMOS elektroniski fotoniski integrēts shēmas kvantu gaismas detektors” tiek publicēts Science Advances. Sešdesmitajos gados zinātnieki un inženieri vispirms miniaturizēja tranzistorus uz lētiem mikroshēmām - inovācijas, kas ieviesa informācijas laikmetu. Tagad zinātnieki pirmo reizi ir parādījuši kvantu fotodetektoru integrāciju, kas ir plānāka nekā cilvēka mati uz silīcija mikroshēmas, tuvinot mums vienu soli tuvāk kvantu tehnoloģijas laikmetam, kurā tiek izmantota gaisma. Lai realizētu nākamās paaudzes uzlaboto informācijas tehnoloģiju, pamats ir augstas veiktspējas elektronisko un fotonisko aprīkojuma liela mēroga ražošana. Kvantu tehnoloģija esošajās komerciālajās telpās ir pastāvīgs izaicinājums universitāšu pētniecībai un uzņēmumiem visā pasaulē. Kvantu skaitļošanai ir ļoti svarīgi ražot augstas veiktspējas kvantu aparatūru plašā mērogā, jo pat kvantu datora izveidošanai ir nepieciešams liels skaits komponentu.
Apvienotās Karalistes pētnieki ir demonstrējuši kvantu fotodetektoru ar integrētu shēmas laukumu, kas ir tikai 80 mikroni ar 220 mikroniem. Šāds mazs izmērs ļauj kvantu fotodetektoriem būt ļoti ātri, kas ir svarīgi ātrgaitas atbloķēšanaikvantu komunikācijaun optisko kvantu datoru ātruma darbība. Izmantojot izveidotās un komerciāli pieejamās ražošanas metodes, tas atvieglo agrīnu pielietojumu citām tehnoloģiju jomām, piemēram, sensoram un sakariem. Šādus detektorus izmanto visdažādākajos lietojumos kvantu optikā, var darboties istabas temperatūrā un ir piemēroti kvantu sakariem, īpaši jutīgiem sensoriem, piemēram, vismodernākajiem gravitācijas viļņu detektoriem, un noteiktu kvantu projektēšanā datori.
Lai arī šie detektori ir ātri un mazi, tie ir arī ļoti jutīgi. Kvantu gaismas mērīšanas atslēga ir jutība pret kvantu troksni. Kvantu mehānika rada niecīgus, pamata trokšņa līmeņus visās optiskajās sistēmās. Šī trokšņa izturēšanās atklāj informāciju par sistēmā pārraidīto kvantu gaismas veidu, var noteikt optiskā sensora jutīgumu un to var izmantot, lai matemātiski rekonstruētu kvantu stāvokli. Pētījums parādīja, ka optiskā detektora padarīšana mazāka un ātrāka netraucēja tā jutīgumu pret kvantu stāvokļu mērīšanu. Nākotnē pētnieki plāno integrēt citu graujošu kvantu tehnoloģiju aparatūru mikroshēmu skalā, vēl vairāk uzlabot jaunā efektivitātioptiskais detektors, pārbaudiet to dažādās lietojumprogrammās. Lai detektors būtu plašāk pieejams, pētniecības grupa to ražoja, izmantojot komerciāli pieejamus strūklakas. Tomēr komanda uzsver, ka ir svarīgi turpināt risināt mērogojamās ražošanas problēmas ar kvantu tehnoloģiju. Nepierādot patiesi mērogojamu kvantu aparatūras ražošanu, kvantu tehnoloģijas ietekme un ieguvumi tiks kavēti un ierobežoti. Šis izrāviens iezīmē svarīgu soli, lai sasniegtu liela mēroga pielietojumukvantu tehnoloģija, Kvantu skaitļošanas un kvantu komunikācijas nākotne ir pilna ar bezgalīgām iespējām.
2. attēls: ierīces principa shematiska diagramma.
Pasta laiks: Dec-03-2024