Công nghệ mới củamáy dò quang lượng tử
Con chip silicon lượng tử nhỏ nhất thế giớimáy dò quang
Gần đây, một nhóm nghiên cứu tại Vương quốc Anh đã đạt được một bước đột phá quan trọng trong việc thu nhỏ công nghệ lượng tử, khi họ tích hợp thành công bộ tách sóng quang lượng tử nhỏ nhất thế giới vào một chip silicon. Công trình có tựa đề "Bộ tách sóng quang lượng tử mạch tích hợp quang tử Bi-CMOS" đã được công bố trên tạp chí Science Advances. Vào những năm 1960, các nhà khoa học và kỹ sư lần đầu tiên thu nhỏ các bóng bán dẫn lên các vi mạch giá rẻ, một sáng kiến đã mở ra kỷ nguyên thông tin. Giờ đây, các nhà khoa học lần đầu tiên chứng minh được việc tích hợp các bộ tách sóng quang lượng tử mỏng hơn sợi tóc người lên một chip silicon, đưa chúng ta tiến gần hơn một bước đến kỷ nguyên công nghệ lượng tử sử dụng ánh sáng. Để hiện thực hóa thế hệ công nghệ thông tin tiên tiến tiếp theo, việc sản xuất quy mô lớn các thiết bị điện tử và quang tử hiệu suất cao là nền tảng. Việc sản xuất công nghệ lượng tử trong các cơ sở thương mại hiện có là một thách thức liên tục đối với các nghiên cứu của trường đại học và các công ty trên toàn thế giới. Khả năng sản xuất phần cứng lượng tử hiệu suất cao trên quy mô lớn là rất quan trọng đối với điện toán lượng tử, bởi vì ngay cả việc chế tạo một máy tính lượng tử cũng cần một số lượng lớn linh kiện.
Các nhà nghiên cứu tại Vương quốc Anh đã trình diễn một bộ cảm biến quang lượng tử với diện tích mạch tích hợp chỉ 80 micron x 220 micron. Kích thước nhỏ như vậy cho phép bộ cảm biến quang lượng tử hoạt động rất nhanh, điều này rất cần thiết để mở khóa các tín hiệu tốc độ cao.truyền thông lượng tửvà cho phép vận hành máy tính lượng tử quang học tốc độ cao. Việc sử dụng các kỹ thuật sản xuất đã được thiết lập và thương mại hóa tạo điều kiện thuận lợi cho việc ứng dụng sớm vào các lĩnh vực công nghệ khác như cảm biến và truyền thông. Các máy dò như vậy được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau trong quang học lượng tử, có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng và phù hợp cho truyền thông lượng tử, các cảm biến cực nhạy như máy dò sóng hấp dẫn hiện đại, và trong thiết kế một số máy tính lượng tử.
Mặc dù các máy dò này nhanh và nhỏ, nhưng chúng cũng rất nhạy. Chìa khóa để đo ánh sáng lượng tử là độ nhạy với nhiễu lượng tử. Cơ học lượng tử tạo ra các mức nhiễu cơ bản, rất nhỏ trong tất cả các hệ thống quang học. Hành vi của nhiễu này tiết lộ thông tin về loại ánh sáng lượng tử được truyền trong hệ thống, có thể xác định độ nhạy của cảm biến quang học và có thể được sử dụng để tái tạo trạng thái lượng tử bằng toán học. Nghiên cứu cho thấy việc thu nhỏ và nhanh hơn máy dò quang học không làm giảm độ nhạy của nó trong việc đo các trạng thái lượng tử. Trong tương lai, các nhà nghiên cứu có kế hoạch tích hợp các phần cứng công nghệ lượng tử đột phá khác vào quy mô chip, cải thiện hơn nữa hiệu suất của công nghệ mới.máy dò quang họcvà thử nghiệm nó trong nhiều ứng dụng khác nhau. Để máy dò được sử dụng rộng rãi hơn, nhóm nghiên cứu đã chế tạo nó bằng các vòi phun thương mại. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu nhấn mạnh rằng điều quan trọng là phải tiếp tục giải quyết những thách thức của việc sản xuất có khả năng mở rộng bằng công nghệ lượng tử. Nếu không chứng minh được khả năng sản xuất phần cứng lượng tử thực sự có khả năng mở rộng, tác động và lợi ích của công nghệ lượng tử sẽ bị trì hoãn và hạn chế. Bước đột phá này đánh dấu một bước tiến quan trọng hướng tới việc ứng dụng rộng rãi các công nghệ này.công nghệ lượng tửvà tương lai của điện toán lượng tử và truyền thông lượng tử chứa đầy những khả năng vô tận.
Hình 2: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị.
Thời gian đăng: 03-12-2024