فناوری جدید فوتودکتور کوانتومی

فناوری جدیدنوری کوانتومی

کوچکترین تراشه سیلیکون جهاندستگاه نوری

به تازگی ، یک تیم تحقیقاتی در انگلستان پیشرفت مهمی در کوچک سازی فناوری کوانتومی انجام داده است ، آنها با موفقیت کوچکترین عکس کوانتومی جهان را در یک تراشه سیلیکون ادغام کردند. این اثر با عنوان "یک آشکارساز نور کوانتومی مدار یکپارچه الکترونیکی BI-CMOS" ، در Science Advances منتشر شده است. در دهه 1960 ، دانشمندان و مهندسان برای اولین بار ترانزیستورهای مینیاتوریزه شده بر روی میکروچیپ های ارزان قیمت ، نوآوری که در عصر اطلاعات به وجود آمده است. اکنون ، دانشمندان برای اولین بار ادغام نوری کوانتومی نازک تر از موهای انسان را بر روی یک تراشه سیلیکون نشان داده اند و ما را یک قدم به دوره ای از فناوری کوانتومی که از نور استفاده می کند ، نزدیک می کند. برای تحقق نسل بعدی فناوری اطلاعات پیشرفته ، تولید در مقیاس بزرگ تجهیزات الکترونیکی و فوتونیک با کارایی بالا پایه و اساس است. تولید فناوری کوانتومی در امکانات تجاری موجود یک چالش مداوم برای تحقیقات دانشگاه و شرکت ها در سراسر جهان است. قادر به ساخت سخت افزار کوانتومی با کارایی بالا در مقیاس بزرگ برای محاسبات کوانتومی بسیار مهم است ، زیرا حتی ساختن یک رایانه کوانتومی به تعداد زیادی از اجزای نیاز دارد.

محققان در انگلستان یک نوری کوانتومی با یک منطقه مدار یکپارچه فقط 80 میکرون را با 220 میکرون نشان داده اند. چنین اندازه کوچک اجازه می دهد تا فوتودکتورهای کوانتومی خیلی سریع باشند ، که برای باز کردن باز کردن سرعت بسیار ضروری استارتباط کوانتومیو فعال کردن عملکرد پر سرعت رایانه های کوانتومی نوری. استفاده از تکنیک های تولیدی و تجاری در دسترس ، کاربرد اولیه را در سایر زمینه های فناوری مانند سنجش و ارتباطات تسهیل می کند. چنین آشکارسازها در طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی در اپتیک کوانتومی استفاده می شوند ، می توانند در دمای اتاق کار کنند و برای ارتباطات کوانتومی ، سنسورهای بسیار حساس مانند ردیاب های موج گرانشی پیشرفته و در طراحی رایانه های کوانتومی خاص مناسب هستند.

اگرچه این آشکارسازها سریع و کوچک هستند ، اما بسیار حساس هستند. کلید اندازه گیری نور کوانتومی حساسیت به نویز کوانتومی است. مکانیک کوانتومی در تمام سیستم های نوری سطوح اساسی و اساسی ایجاد می کند. رفتار این نویز اطلاعاتی را در مورد نوع نور کوانتومی منتقل شده در سیستم نشان می دهد ، می تواند حساسیت سنسور نوری را تعیین کند و می تواند برای بازسازی ریاضی حالت کوانتومی استفاده شود. این مطالعه نشان داد که ساخت ردیاب نوری کوچکتر و سریعتر مانع حساسیت آن به اندازه گیری حالتهای کوانتومی نمی شود. در آینده ، محققان قصد دارند سایر سخت افزار فناوری کوانتومی مختل کننده را در مقیاس تراشه ادغام کنند ، و بیشتر کارایی جدید را بهبود بخشندردیاب نوری، و آن را در انواع برنامه های مختلف آزمایش کنید. برای در دسترس تر شدن ردیاب ، تیم تحقیقاتی آن را با استفاده از چشمه های تجاری در دسترس تولید کردند. با این حال ، این تیم تأکید می کند که ادامه دادن به چالش های تولید مقیاس پذیر با فناوری کوانتومی بسیار مهم است. بدون نشان دادن تولید سخت افزار کوانتومی واقعاً مقیاس پذیر ، تأثیر و مزایای فناوری کوانتومی به تأخیر و محدود خواهد بود. این دستیابی به موفقیت یک گام مهم در جهت دستیابی به برنامه های بزرگ در مقیاس بزرگ استفناوری کوانتومی، و آینده محاسبات کوانتومی و ارتباطات کوانتومی پر از امکانات بی پایان است.

شکل 2: نمودار شماتیک اصل دستگاه.