Jauna tehnoloģijakvantu fotodetektors
Pasaulē mazākā silīcija mikroshēmas kvantu mikroshēmafotodetektors
Nesen pētnieku komanda Apvienotajā Karalistē ir panākusi nozīmīgu izrāvienu kvantu tehnoloģijas miniaturizācijā, veiksmīgi integrējot pasaulē mazāko kvantu fotodetektoru silīcija mikroshēmā. Darbs ar nosaukumu "Bi-CMOS elektroniskā fotoniskā integrētā shēma kvantu gaismas detektors" ir publicēts žurnālā "Science Advances". 20. gs. sešdesmitajos gados zinātnieki un inženieri pirmie miniaturizēja tranzistorus uz lētām mikroshēmām, kas ievadīja informācijas laikmetu. Tagad zinātnieki pirmo reizi ir demonstrējuši kvantu fotodetektoru, kas ir plānāki par cilvēka matu, integrāciju silīcija mikroshēmā, tādējādi pietuvinot mūs kvantu tehnoloģijas laikmetam, kurā tiek izmantota gaisma. Lai realizētu nākamās paaudzes progresīvas informācijas tehnoloģijas, pamats ir augstas veiktspējas elektronisko un fotonisko iekārtu ražošana lielos apjomos. Kvantu tehnoloģijas ražošana esošajās komerciālajās iekārtās ir pastāvīgs izaicinājums universitāšu pētniecībai un uzņēmumiem visā pasaulē. Spēja ražot augstas veiktspējas kvantu aparatūru plašā mērogā ir izšķiroša kvantu skaitļošanai, jo pat kvantu datora izveidei ir nepieciešams liels skaits komponentu.
Apvienotās Karalistes pētnieki ir demonstrējuši kvantu fotodetektoru ar integrētās shēmas laukumu tikai 80 mikroni x 220 mikroni. Tik mazs izmērs ļauj kvantu fotodetektoriem būt ļoti ātriem, kas ir būtiski ātrdarbīgu darbību atbloķēšanai.kvantu komunikācijaun nodrošinot optisko kvantu datoru ātrdarbīgu darbību. Izmantojot jau izveidotas un komerciāli pieejamas ražošanas metodes, tiek atvieglota agrīna pielietošana citās tehnoloģiju jomās, piemēram, sensoru un sakaru jomā. Šādi detektori tiek izmantoti dažādos kvantu optikas pielietojumos, var darboties istabas temperatūrā un ir piemēroti kvantu sakariem, ārkārtīgi jutīgiem sensoriem, piemēram, modernākajiem gravitācijas viļņu detektoriem, un noteiktu kvantu datoru projektēšanā.
Lai gan 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 līmeņa trokšņus visās optiskajās sistēmās. Šī trokšņa uzvedība atklāj informāciju par sistēmā pārraidītās kvantu gaismas veidu, var noteikt optiskā sensora jutību un to var izmantot, lai matemātiski rekonstruētu kvantu stāvokli. Pētījums parādīja, ka optiskā detektora samazināšana un paātrināšana neietekmēja tā jutību kvantu stāvokļu mērīšanā. Nākotnē pētnieki plāno integrēt citu revolucionāru kvantu tehnoloģijas aparatūru mikroshēmu mērogā, lai vēl vairāk uzlabotu jaunās sistēmas efektivitāti.optiskais detektorsun testēt to dažādos pielietojumos. Lai detektors būtu plašāk pieejams, pētnieku komanda to izgatavoja, izmantojot komerciāli pieejamus strūklakas. Tomēr komanda uzsver, ka ir ļoti svarīgi turpināt risināt mērogojamā ražošanas izaicinājumus, izmantojot kvantu tehnoloģiju. Nedemonstrējot patiesi mērogojamu kvantu aparatūras ražošanu, kvantu tehnoloģijas ietekme un ieguvumi tiks aizkavēti un ierobežoti. Šis sasniegums ir svarīgs solis ceļā uz liela mēroga pielietojumu sasniegšanu.kvantu tehnoloģija, un kvantu skaitļošanas un kvantu komunikācijas nākotne ir pilna ar bezgalīgām iespējām.
2. attēls: Ierīces principa shematiska diagramma.
Publicēšanas laiks: 2024. gada 3. decembris