فناوری جدید ازآشکارساز نوری کوانتومی
کوچکترین تراشه سیلیکونی کوانتومی جهانآشکارساز نوری
اخیراً، یک تیم تحقیقاتی در بریتانیا به موفقیت مهمی در کوچک‌سازی فناوری کوانتومی دست یافته است. آن‌ها با موفقیت کوچکترین آشکارساز نوری کوانتومی جهان را در یک تراشه سیلیکونی ادغام کردند. این کار با عنوان «آشکارساز نور کوانتومی مدار مجتمع فوتونیک الکترونیکی Bi-CMOS» در Science Advances منتشر شده است. در دهه 1960، دانشمندان و مهندسان ابتدا ترانزیستورها را روی میکروچیپ‌های ارزان کوچک کردند، نوآوری‌ای 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 و ما را یک قدم به دوران فناوری کوانتومی که از نور استفاده می‌کند، نزدیک‌تر کرده‌اند. برای تحقق نسل بعدی فناوری اطلاعات پیشرفته، تولید انبوه تجهیزات الکترونیکی و فوتونی با کارایی بالا، اساس کار است. تولید فناوری کوانتومی در تأسیسات تجاری موجود، یک چالش مداوم برای تحقیقات دانشگاهی و شرکت‌ها در سراسر جهان است. توانایی تولید سخت‌افزار کوانتومی با کارایی بالا در مقیاس بزرگ برای محاسبات کوانتومی بسیار مهم است، زیرا حتی ساخت یک کامپیوتر کوانتومی به تعداد زیادی از اجزا نیاز دارد.
محققان در بریتانیا یک آشکارساز نوری کوانتومی با مساحت مدار مجتمع تنها ۸۰ میکرون در ۲۲۰ میکرون را به نمایش گذاشته‌اند. چنین اندازه کوچکی به آشکارسازهای نوری کوانتومی اجازه می‌دهد بسیار سریع باشند، که برای باز کردن قفل سیستم‌های با سرعت بالا ضروری است.ارتباطات کوانتومیو امکان عملکرد پرسرعت کامپیوترهای کوانتومی نوری را فراهم می‌کند. استفاده از تکنیک‌های تولید تثبیت‌شده و تجاری موجود، کاربرد اولیه در سایر حوزه‌های فناوری مانند حسگری و ارتباطات را تسهیل می‌کند. چنین آشکارسازهایی در طیف گسترده‌ای از کاربردها در اپتیک کوانتومی استفاده می‌شوند، می‌توانند در دمای اتاق کار کنند و برای ارتباطات کوانتومی، حسگرهای بسیار حساس مانند آشکارسازهای موج گرانشی پیشرفته و در طراحی کامپیوترهای کوانتومی خاص مناسب هستند.
اگرچه این آشکارسازها سریع و کوچک هستند، اما بسیار حساس نیز هستند. کلید اندازه‌گیری نور کوانتومی، حساسیت به نویز کوانتومی است. مکانیک کوانتومی سطوح بسیار کوچک و پایه‌ای از نویز را در تمام سیستم‌های نوری تولید می‌کند. رفتار این نویز اطلاعاتی در مورد نوع نور کوانتومی منتقل شده در سیستم را آشکار می‌کند، می‌تواند حساسیت حسگر نوری را تعیین کند و می‌تواند برای بازسازی ریاضی حالت کوانتومی مورد استفاده قرار گیرد. این مطالعه نشان داد که کوچک‌تر و سریع‌تر کردن آشکارساز نوری، مانع حساسیت آن به اندازه‌گیری حالت‌های کوانتومی نمی‌شود. در آینده، محققان قصد دارند سایر سخت‌افزارهای فناوری کوانتومی نوآورانه را در مقیاس تراشه ادغام کنند و کارایی این فناوری جدید را بیشتر بهبود بخشند.آشکارساز نوریو آن را در کاربردهای مختلف آزمایش کنند. برای اینکه این آشکارساز به طور گسترده‌تری در دسترس قرار گیرد، تیم تحقیقاتی آن را با استفاده از فواره‌های موجود در بازار تولید کرد. با این حال، این تیم تأکید می‌کند که ادامه رسیدگی به چالش‌های تولید مقیاس‌پذیر با فناوری کوانتومی بسیار مهم است. بدون نشان دادن تولید سخت‌افزار کوانتومی واقعاً مقیاس‌پذیر، تأثیر و مزایای فناوری کوانتومی به تأخیر افتاده و محدود خواهد شد. این موفقیت، گامی مهم در جهت دستیابی به کاربردهای در مقیاس بزرگ ...فناوری کوانتومیو آینده‌ی محاسبات کوانتومی و ارتباطات کوانتومی پر از امکانات بی‌پایان است.
شکل ۲: نمودار شماتیک اصل دستگاه.
زمان ارسال: دسامبر-03-2024