Nuwe tegnologie vankwantum fotodetektor
Die wêreld se kleinste silikon-skyfie-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," is gepubliseer in Science Advances. In die 1960's het wetenskaplikes en ingenieurs vir 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 kwantumfotodetektors dunner as 'n menslike haar op 'n silikonskyfie gedemonstreer, wat ons een 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 fondament. 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 kritieke 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 slegs 80 mikron by 220 mikron gedemonstreer. So 'n klein grootte laat kwantumfotodetektors toe om baie vinnig te wees, wat noodsaaklik is vir die ontsluiting van hoëspoed-...kwantumkommunikasieen die moontlik maak van hoëspoedwerking van optiese kwantumrekenaars. Die gebruik van gevestigde en kommersieel beskikbare vervaardigingstegnieke fasiliteer vroeë toepassing op ander tegnologiegebiede soos sensoriek 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 moderne gravitasiegolfdetektors, en in die ontwerp van sekere kwantumrekenaars.
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 onthul 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 kleiner en vinniger maak van die optiese detektor nie die sensitiwiteit daarvan vir die meting van kwantumtoestande belemmer het nie. In die toekoms beplan die navorsers om ander ontwrigtende kwantumtegnologie-hardeware op die skyfieskaal te integreer, om die doeltreffendheid van die nuwe verder te verbeter.optiese detektor, en toets dit in 'n verskeidenheid verskillende toepassings. Om die detektor meer algemeen beskikbaar te maak, het die navorsingspan dit vervaardig met behulp van kommersieel beskikbare fonteiners. 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 kwantumhardewarevervaardiging te demonstreer, sal die impak en voordele van kwantumtegnologie vertraag en beperk word. Hierdie deurbraak is 'n belangrike stap in die rigting van grootskaalse toepassings vankwantumtegnologie, en die toekoms van kwantumrekenaars en kwantumkommunikasie is vol eindelose moontlikhede.
Figuur 2: Skematiese diagram van die toestelbeginsel.
Plasingstyd: 3 Desember 2024