Nuwe tegnologie vankwantum fotodetektor
Die wêreld se kleinste silikonskyfie-kwantumfotodetektor
Onlangs het 'n navorsingspan in die Verenigde Koninkryk 'n belangrike deurbraak gemaak in die miniaturisering van kwantumtegnologie, hulle het die wêreld se kleinste kwantumfotodetektor suksesvol in 'n silikonskyfie geïntegreer. Die werk, getiteld "'n Bi-CMOS elektroniese fotoniese geïntegreerde stroombaan kwantumligdetektor," word in Science Advances gepubliseer. In die 1960's het wetenskaplikes en ingenieurs die eerste keer transistors op goedkoop mikroskyfies geminiaturiseer, 'n innovasie wat die inligtingsera ingelui het. Nou het wetenskaplikes vir die eerste keer die integrasie van kwantumfotodetektore dunner as 'n menslike haar op 'n silikonskyfie gedemonstreer, wat ons 'n stap nader bring aan 'n era van kwantumtegnologie wat lig gebruik. Om die volgende generasie gevorderde inligtingstegnologie te verwesenlik, is grootskaalse vervaardiging van hoëprestasie elektroniese en fotoniese toerusting die grondslag. Die vervaardiging van kwantumtegnologie in bestaande kommersiële fasiliteite is 'n voortdurende uitdaging vir universiteitsnavorsing en maatskappye regoor die wêreld. Om hoëprestasie-kwantumhardeware op groot skaal te kan vervaardig, is van kardinale belang vir kwantumrekenaars, want selfs die bou van 'n kwantumrekenaar vereis 'n groot aantal komponente.
Navorsers in die Verenigde Koninkryk het 'n kwantumfotodetektor met 'n geïntegreerde stroombaanoppervlakte van net 80 mikron by 220 mikron gedemonstreer. So 'n klein grootte laat kwantumfotodetektors baie vinnig wees, wat noodsaaklik is vir die ontsluiting van hoëspoedkwantum kommunikasieen om hoëspoed-werking van optiese kwantumrekenaars moontlik te maak. Die gebruik van gevestigde en kommersieel beskikbare vervaardigingstegnieke vergemaklik vroeë toepassing op ander tegnologie-areas soos waarneming en kommunikasie. Sulke detektors word in 'n wye verskeidenheid toepassings in kwantumoptika gebruik, kan by kamertemperatuur werk, en is geskik vir kwantumkommunikasie, uiters sensitiewe sensors soos die nuutste gravitasiegolfdetektors, en in die ontwerp van sekere kwantum rekenaars.
Alhoewel hierdie detektors vinnig en klein is, is hulle ook baie sensitief. Die sleutel tot die meting van kwantumlig is die sensitiwiteit vir kwantumgeraas. Kwantummeganika produseer klein, basiese vlakke van geraas in alle optiese stelsels. Die gedrag van hierdie geraas openbaar inligting oor die tipe kwantumlig wat in die stelsel oorgedra word, kan die sensitiwiteit van die optiese sensor bepaal en kan gebruik word om die kwantumtoestand wiskundig te rekonstrueer. Die studie het getoon dat die maak van die optiese detektor kleiner en vinniger nie sy sensitiwiteit vir die meting van kwantumtoestande belemmer nie. In die toekoms beplan die navorsers om ander ontwrigtende kwantumtegnologie-hardeware op die skyfieskaal te integreer, om die doeltreffendheid van die nuweoptiese detektor, en toets dit in 'n verskeidenheid verskillende toepassings. Om die detektor meer wyd beskikbaar te maak, het die navorsingspan dit met kommersieel beskikbare fonteine vervaardig. Die span beklemtoon egter dat dit van kritieke belang is om voort te gaan om die uitdagings van skaalbare vervaardiging met kwantumtegnologie aan te spreek. Sonder om werklik skaalbare vervaardiging van kwantum hardeware te demonstreer, sal die impak en voordele van kwantumtegnologie vertraag en beperk word. Hierdie deurbraak is 'n belangrike stap in die rigting van die bereiking van grootskaalse toepassings vankwantum tegnologie, en die toekoms van kwantumberekening en kwantumkommunikasie is vol eindelose moontlikhede.
Figuur 2: Skematiese diagram van die toestelbeginsel.
Postyd: Des-03-2024