Քվանտային ֆոտոդետեկտորի նոր տեխնոլոգիա

-ի նոր տեխնոլոգիաքվանտային ֆոտոդետեկտոր

Աշխարհի ամենափոքր սիլիկոնային չիպային քվանտըֆոտոդետեկտոր

Վերջերս Միացյալ Թագավորությունում հետազոտական ​​թիմը կարևոր բեկում է կատարել քվանտային տեխնոլոգիայի մանրացման գործում՝ նրանք հաջողությամբ ինտեգրել են աշխարհի ամենափոքր քվանտային ֆոտոդետեկտորը սիլիկոնային չիպի մեջ: Աշխատանքը, որը վերնագրված է «Bi-CMOS էլեկտրոնային ֆոտոնիկական ինտեգրված միացում քվանտային լույսի դետեկտոր», հրապարակված է Science Advances-ում: 1960-ականներին գիտնականներն ու ինժեներները առաջին անգամ մանրանկարչություն արեցին տրանզիստորների վրա էժան միկրոչիպերի վրա, նորարարություն, որը սկիզբ դրեց տեղեկատվական դարաշրջանին: Այժմ գիտնականներն առաջին անգամ ցուցադրել են մարդու մազից ավելի բարակ քվանտային ֆոտոդետեկտորների ինտեգրումը սիլիկոնային չիպի վրա՝ մեկ քայլով մոտեցնելով մեզ լույսի օգտագործմամբ քվանտային տեխնոլոգիայի դարաշրջանին: Առաջատար տեղեկատվական տեխնոլոգիաների հաջորդ սերնդի իրագործման համար հիմք է հանդիսանում բարձր արդյունավետության էլեկտրոնային և ֆոտոնիկ սարքավորումների լայնածավալ արտադրությունը: Գոյություն ունեցող առևտրային օբյեկտներում քվանտային տեխնոլոգիաների արտադրությունը մշտական ​​մարտահրավեր է համալսարանական հետազոտությունների և ընկերությունների համար ամբողջ աշխարհում: Մեծ մասշտաբով բարձր արդյունավետությամբ քվանտային սարքավորում արտադրելու ունակությունը շատ կարևոր է քվանտային հաշվարկների համար, քանի որ նույնիսկ քվանտային համակարգիչ կառուցելը պահանջում է մեծ թվով բաղադրիչներ:

Մեծ Բրիտանիայի հետազոտողները ցուցադրել են քվանտային ֆոտոդետեկտոր, որի ինտեգրալ շղթայի տարածքը կազմում է ընդամենը 80 մկմ 220 մկմ: Նման փոքր չափը թույլ է տալիս քվանտային ֆոտոդետեկտորներին լինել շատ արագ, ինչը կարևոր է բարձր արագությունը բացելու համարքվանտային հաղորդակցությունև օպտիկական քվանտային համակարգիչների բարձր արագությամբ աշխատելու հնարավորություն: Հաստատված և առևտրային հասանելի արտադրական տեխնիկայի օգտագործումը հեշտացնում է վաղ կիրառումը այլ տեխնոլոգիական ոլորտներում, ինչպիսիք են զգայարանները և հաղորդակցությունները: Նման դետեկտորները օգտագործվում են քվանտային օպտիկայի մեջ, կարող են աշխատել սենյակային ջերմաստիճանում և հարմար են քվանտային հաղորդակցությունների, չափազանց զգայուն սենսորների, ինչպիսիք են գերժամանակակից գրավիտացիոն ալիքների դետեկտորները և որոշակի քվանտային նախագծման համար: համակարգիչներ։

Չնայած այս դետեկտորները արագ և փոքր են, դրանք նաև շատ զգայուն են: Քվանտային լույսի չափման բանալին քվանտային աղմուկի նկատմամբ զգայունությունն է: Քվանտային մեխանիկա արտադրում է աղմուկի փոքր, հիմնական մակարդակներ բոլոր օպտիկական համակարգերում: Այս աղմուկի վարքագիծը բացահայտում է տեղեկատվություն համակարգում հաղորդվող քվանտային լույսի տեսակի մասին, կարող է որոշել օպտիկական սենսորի զգայունությունը և կարող է օգտագործվել քվանտային վիճակը մաթեմատիկորեն վերակառուցելու համար: Հետազոտությունը ցույց է տվել, որ օպտիկական դետեկտորն ավելի փոքր և արագ դարձնելը չի ​​խանգարում քվանտային վիճակների չափման նկատմամբ զգայունությանը: Հետագայում հետազոտողները նախատեսում են ինտեգրել այլ խանգարող քվանտային տեխնոլոգիաների ապարատը չիպերի մասշտաբին, ինչը հետագայում կբարելավի նոր սարքի արդյունավետությունը:օպտիկական դետեկտորև փորձարկեք այն մի շարք տարբեր ծրագրերում: Դետեկտորն ավելի լայնորեն հասանելի դարձնելու համար հետազոտական ​​թիմն այն արտադրել է կոմերցիոն հասանելի շատրվանների միջոցով: Այնուամենայնիվ, թիմը շեշտում է, որ շատ կարևոր է շարունակել լուծել քվանտային տեխնոլոգիայով մասշտաբային արտադրության մարտահրավերները: Առանց իրական մասշտաբային քվանտային ապարատային արտադրության ցուցադրման, քվանտային տեխնոլոգիայի ազդեցությունն ու առավելությունները կհետաձգվեն և կսահմանափակվեն: Այս բեկումը կարևոր քայլ է դեպի լայնածավալ կիրառումներ ձեռք բերելու համարքվանտային տեխնոլոգիա, և քվանտային հաշվարկների և քվանտային հաղորդակցության ապագան լի է անսահման հնարավորություններով:

Նկար 2. Սարքի սկզբունքի սխեմատիկ դիագրամ: