Ny teknologi avkvantefotodetektor
Verdens minste silisiumbrikke-kvantefotodetektor
Nylig har et forskerteam i Storbritannia gjort et viktig gjennombrudd innen miniatyrisering av kvanteteknologi. De har integrert verdens minste kvantefotodetektor i en silisiumbrikke. Arbeidet, med tittelen «A Bi-CMOS electronic photonic integrated circuit quantum light detector», er publisert i Science Advances. På 1960-tallet miniaturiserte forskere og ingeniører først transistorer på billige mikrobrikker, en innovasjon som innledet informasjonsalderen. Nå har forskere for første gang demonstrert integreringen av kvantefotodetektorer tynnere enn et menneskehår på en silisiumbrikke, noe som bringer oss ett skritt nærmere en æra med kvanteteknologi som bruker lys. For å realisere neste generasjon av avansert informasjonsteknologi er storskala produksjon av høyytelses elektronisk og fotonisk utstyr grunnlaget. Produksjon av kvanteteknologi i eksisterende kommersielle anlegg er en kontinuerlig utfordring for universitetsforskning og selskaper over hele verden. Å kunne produsere høyytelses kvantemaskinvare i stor skala er avgjørende for kvantedatabehandling, fordi selv bygging av en kvantedatamaskin krever et stort antall komponenter.
Forskere i Storbritannia har demonstrert en kvantefotodetektor med et integrert kretsareal på bare 80 mikron ganger 220 mikron. En så liten størrelse gjør at kvantefotodetektorer kan være svært raske, noe som er avgjørende for å låse opp høyhastighetsteknologi.kvantekommunikasjonog muliggjør høyhastighetsdrift av optiske kvantedatamaskiner. Bruk av etablerte og kommersielt tilgjengelige produksjonsteknikker muliggjør tidlig anvendelse innen andre teknologiområder som sensorer og kommunikasjon. Slike detektorer brukes i en rekke applikasjoner innen kvanteoptikk, kan operere ved romtemperatur og er egnet for kvantekommunikasjon, ekstremt følsomme sensorer som toppmoderne gravitasjonsbølgedetektorer og i design av visse kvantedatamaskiner.
Selv om disse detektorene er raske og små, er de også svært følsomme. Nøkkelen til å måle kvantelys er følsomheten for kvantestøy. Kvantemekanikk produserer små, grunnleggende nivåer av støy i alle optiske systemer. Oppførselen til denne støyen avslører informasjon om typen kvantelys som sendes ut i systemet, kan bestemme følsomheten til den optiske sensoren og kan brukes til å matematisk rekonstruere kvantetilstanden. Studien viste at det å gjøre den optiske detektoren mindre og raskere ikke hindret dens følsomhet for måling av kvantetilstander. I fremtiden planlegger forskerne å integrere annen disruptiv kvanteteknologisk maskinvare i chipskalaen, for ytterligere å forbedre effektiviteten til den nye ...optisk detektor, og teste den i en rekke forskjellige bruksområder. For å gjøre detektoren mer tilgjengelig, produserte forskerteamet den ved hjelp av kommersielt tilgjengelige fontenere. Teamet understreker imidlertid at det er avgjørende å fortsette å håndtere utfordringene med skalerbar produksjon med kvanteteknologi. Uten å demonstrere virkelig skalerbar kvantemaskinvareproduksjon, vil effekten og fordelene med kvanteteknologi bli forsinket og begrenset. Dette gjennombruddet markerer et viktig skritt mot å oppnå storskala anvendelser avkvanteteknologi, og fremtiden for kvantedatabehandling og kvantekommunikasjon er full av uendelige muligheter.
Figur 2: Skjematisk diagram av enhetsprinsippet.
Publisert: 03. des. 2024