Քվանտային լուսադետեկտորի նոր տեխնոլոգիա

Նոր տեխնոլոգիաքվանտային լուսադետեկտոր

Աշխարհի ամենափոքր սիլիկոնային չիպային քվանտըլուսադետեկտոր

Վերջերս Միացյալ Թագավորությունում հետազոտական ​​​​խումբը կարևոր առաջընթաց է գրանցել քվանտային տեխնոլոգիայի մանրացման գործում՝ նրանք հաջողությամբ ինտեգրել են աշխարհի ամենափոքր քվանտային լուսադետեկտորը սիլիկոնային չիպի մեջ: «Bi-CMOS էլեկտրոնային ֆոտոնային ինտեգրալային սխեմայի քվանտային լույսի դետեկտոր» վերնագրով աշխատանքը հրապարակվել է Science Advances-ում: 1960-ականներին գիտնականներն ու ինժեներները առաջին անգամ մանրացրել են տրանզիստորները էժան միկրոչիպերի վրա, նորարարություն, որը սկիզբ դրեց տեղեկատվական դարաշրջանին: Այժմ գիտնականներն առաջին անգամ ցույց են տվել մարդու մազից բարակ քվանտային լուսադետեկտորների ինտեգրումը սիլիկոնային չիպի վրա՝ մեզ մեկ քայլով մոտեցնելով լույսն օգտագործող քվանտային տեխնոլոգիայի դարաշրջանին: Առաջադեմ տեղեկատվական տեխնոլոգիաների հաջորդ սերունդը իրականացնելու համար հիմքը բարձր արդյունավետությամբ էլեկտրոնային և ֆոտոնային սարքավորումների լայնածավալ արտադրությունն է: Գոյություն ունեցող առևտրային օբյեկտներում քվանտային տեխնոլոգիայի արտադրությունը շարունակական մարտահրավեր է համալսարանական հետազոտությունների և աշխարհի ընկերությունների համար: Մեծ մասշտաբով բարձր արդյունավետությամբ քվանտային սարքավորումներ արտադրելու կարողությունը կարևոր է քվանտային հաշվարկների համար, քանի որ նույնիսկ քվանտային համակարգիչ կառուցելը պահանջում է մեծ թվով բաղադրիչներ:

Միացյալ Թագավորության հետազոտողները ցուցադրել են քվանտային լուսադետեկտոր՝ ընդամենը 80 միկրոն x 220 միկրոն ինտեգրալային միացման մակերեսով։ Այդքան փոքր չափը թույլ է տալիս քվանտային լուսադետեկտորներին շատ արագ լինել, ինչը կարևոր է բարձր արագության լուսադետեկտորների բացման համար։քվանտային հաղորդակցությունև օպտիկական քվանտային համակարգիչների բարձր արագությամբ աշխատանքի հնարավորություն ընձեռելով: Հաստատված և առևտրային առումով մատչելի արտադրական տեխնիկայի օգտագործումը նպաստում է այլ տեխնոլոգիական ոլորտներում, ինչպիսիք են զգայունությունը և կապը, վաղ կիրառմանը: Նման դետեկտորները օգտագործվում են քվանտային օպտիկայի լայն տեսականի կիրառություններում, կարող են աշխատել սենյակային ջերմաստիճանում և հարմար են քվանտային կապի, չափազանց զգայուն սենսորների, ինչպիսիք են ժամանակակից գրավիտացիոն ալիքային դետեկտորները, և որոշակի քվանտային համակարգիչների նախագծման համար:

Չնայած այս դետեկտորները արագ և փոքր են, դրանք նաև շատ զգայուն են։ Քվանտային լույսը չափելու բանալին քվանտային աղմուկի նկատմամբ զգայունությունն է։ Քվանտային մեխանիկան բոլոր օպտիկական համակարգերում առաջացնում է աղմուկի փոքր, հիմնական մակարդակներ։ Այս աղմուկի վարքագիծը բացահայտում է համակարգում փոխանցվող քվանտային լույսի տեսակի մասին տեղեկատվություն, կարող է որոշել օպտիկական սենսորի զգայունությունը և կարող է օգտագործվել քվանտային վիճակը մաթեմատիկորեն վերականգնելու համար։ Ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ օպտիկական դետեկտորը փոքրացնելը և արագացնելը չի ​​խոչընդոտել դրա քվանտային վիճակները չափելու զգայունությանը։ Ապագայում հետազոտողները պլանավորում են չիպի մասշտաբին ինտեգրել այլ առաջադեմ քվանտային տեխնոլոգիական սարքավորումներ, որպեսզի էլ ավելի բարելավեն նոր դետեկտորի արդյունավետությունը։օպտիկական դետեկտորև փորձարկել այն տարբեր կիրառություններում: Դետեկտորն ավելի լայնորեն հասանելի դարձնելու համար հետազոտական ​​խումբը այն արտադրել է առևտրային առումով մատչելի շատրվանային սարքերի միջոցով: Այնուամենայնիվ, խումբը շեշտում է, որ կարևոր է շարունակել լուծել քվանտային տեխնոլոգիայի միջոցով մասշտաբային արտադրության մարտահրավերները: Առանց իսկապես մասշտաբային քվանտային սարքավորումների արտադրություն ցուցադրելու, քվանտային տեխնոլոգիայի ազդեցությունն ու օգուտները կհետաձգվեն և կսահմանափակվեն: Այս առաջընթացը կարևոր քայլ է դեպի լայնածավալ կիրառություններքվանտային տեխնոլոգիա, և քվանտային հաշվարկների և քվանտային հաղորդակցության ապագան լի է անվերջ հնարավորություններով։

Նկար 2. Սարքի սկզբունքի սխեմատիկ դիագրամ։