فناوری جدید ردیاب نوری کوانتومی

تکنولوژی جدید ازردیاب نوری کوانتومی

کوچکترین کوانتومی تراشه سیلیکونی جهانردیاب نوری

اخیراً، یک تیم تحقیقاتی در بریتانیا به پیشرفت مهمی در کوچک سازی فناوری کوانتومی دست یافته اند، آنها با موفقیت کوچکترین آشکارساز نور کوانتومی جهان را در یک تراشه سیلیکونی ادغام کردند. این کار، با عنوان " آشکارساز نور کوانتومی مدار مجتمع فوتونی الکترونیکی Bi-CMOS" در Science Advances منتشر شده است. در دهه 1960، دانشمندان و مهندسان برای اولین بار ترانزیستورهای کوچک را روی ریزتراشه های ارزان قیمت ساختند، نوآوری که عصر اطلاعات را آغاز کرد. اکنون، دانشمندان برای اولین بار ادغام آشکارسازهای نوری کوانتومی نازک‌تر از موی انسان را روی یک تراشه سیلیکونی نشان داده‌اند که ما را یک قدم به عصر فناوری کوانتومی که از نور استفاده می‌کند نزدیک‌تر می‌کند. برای تحقق نسل بعدی فناوری اطلاعات پیشرفته، تولید در مقیاس بزرگ تجهیزات الکترونیکی و فوتونیک با کارایی بالا پایه و اساس است. ساخت فناوری کوانتومی در تأسیسات تجاری موجود چالشی مداوم برای تحقیقات دانشگاهی و شرکت‌های سراسر جهان است. توانایی تولید سخت افزار کوانتومی با کارایی بالا در مقیاس بزرگ برای محاسبات کوانتومی بسیار مهم است، زیرا حتی ساخت یک کامپیوتر کوانتومی به تعداد زیادی مولفه نیاز دارد.

محققان در بریتانیا یک آشکارساز نوری کوانتومی با مساحت مدار مجتمع تنها 80 میکرون در 220 میکرون نشان داده‌اند. چنین اندازه کوچکی به ردیاب‌های نوری کوانتومی امکان می‌دهد بسیار سریع باشند، که برای باز کردن قفل با سرعت بالا ضروری است.ارتباط کوانتومیو امکان عملکرد پرسرعت کامپیوترهای کوانتومی نوری. استفاده از تکنیک‌های تولیدی تثبیت‌شده و در دسترس تجاری، کاربرد اولیه را در سایر حوزه‌های فناوری مانند سنجش و ارتباطات تسهیل می‌کند. چنین آشکارسازهایی در کاربردهای متنوعی در اپتیک کوانتومی استفاده می شوند، می توانند در دمای اتاق کار کنند و برای ارتباطات کوانتومی، حسگرهای بسیار حساس مانند آشکارسازهای امواج گرانشی پیشرفته و در طراحی کوانتومی خاص مناسب هستند. کامپیوترها

اگرچه این آشکارسازها سریع و کوچک هستند، اما بسیار حساس نیز هستند. کلید اندازه گیری نور کوانتومی حساسیت به نویز کوانتومی است. مکانیک کوانتومی سطوح کوچک و ابتدایی نویز را در تمام سیستم های نوری تولید می کند. رفتار این نویز اطلاعاتی را در مورد نوع نور کوانتومی منتقل شده در سیستم آشکار می کند، می تواند حساسیت سنسور نوری را تعیین کند و می تواند برای بازسازی ریاضی حالت کوانتومی استفاده شود. این مطالعه نشان داد که کوچک‌تر و سریع‌تر کردن آشکارساز نوری مانع از حساسیت آن به اندازه‌گیری حالات کوانتومی نمی‌شود. در آینده، محققان قصد دارند تا دیگر سخت‌افزارهای فناوری کوانتومی مخرب را در مقیاس تراشه ادغام کنند و کارایی تراشه‌های جدید را بهبود بخشند.آشکارساز نوریو آن را در کاربردهای مختلف آزمایش کنید. برای اینکه آشکارساز به طور گسترده در دسترس باشد، تیم تحقیقاتی آن را با استفاده از فواره‌های تجاری در دسترس تولید کردند. با این حال، تیم تاکید می کند که ادامه رسیدگی به چالش های تولید مقیاس پذیر با فناوری کوانتومی بسیار مهم است. بدون نشان دادن تولید سخت‌افزار کوانتومی مقیاس‌پذیر، تأثیر و مزایای فناوری کوانتومی به تأخیر می‌افتد و محدود می‌شود. این پیشرفت، گامی مهم در جهت دستیابی به کاربردهای بزرگ مقیاس استفناوری کوانتومیو آینده محاسبات کوانتومی و ارتباطات کوانتومی پر از امکانات بی پایان است.

شکل 2: نمودار شماتیک اصل دستگاه.