Công nghệ mới củamáy dò quang lượng tử
Con chip silicon nhỏ nhất thế giới lượng tửmáy dò ảnh
Gần đây, một nhóm nghiên cứu tại Vương quốc Anh đã có bước đột phá quan trọng trong việc thu nhỏ công nghệ lượng tử, họ đã tích hợp thành công máy dò quang lượng tử nhỏ nhất thế giới vào một con chip silicon. Công trình có tên "Máy dò 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 vào các vi mạch giá rẻ, một sáng kiến mở ra kỷ nguyên thông tin. Giờ đây, lần đầu tiên các nhà khoa học đã chứng minh được việc tích hợp các máy dò quang lượng tử mỏng hơn sợi tóc người vào một con 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, nền tảng là sản xuất quy mô lớn các thiết bị điện tử và quang tử hiệu suất cao. Sản xuất công nghệ lượng tử tại các cơ sở thương mại hiện có là một thách thức liên tục đối với các công ty và nghiên cứu của các trường đại học 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 các thành phần.
Các nhà nghiên cứu tại Vương quốc Anh đã trình diễn một máy dò quang lượng tử với diện tích mạch tích hợp chỉ 80 micron x 220 micron. Kích thước nhỏ như vậy cho phép máy dò quang lượng tử hoạt động rất nhanh, điều này rất cần thiết để mở khóa tốc độ caotruyền thông lượng tửvà cho phép vận hành máy tính lượng tử quang học tốc độ cao. Sử dụng các kỹ thuật sản xuất đã được thiết lập và có sẵn trên thị trường tạo điều kiện 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 với truyền thông lượng tử, các cảm biến cực kỳ 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, 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 và có thể được sử dụng để tái tạo trạng thái lượng tử về mặt toán học. Nghiên cứu cho thấy rằng việc làm cho máy dò quang nhỏ hơn và nhanh hơn không cản trở độ nhạy của nó đối với việc đo các trạng thái lượng tử. Trong tương lai, các nhà nghiên cứu có kế hoạch tích hợp phần cứng công nghệ lượng tử đột phá khác vào quy mô chip, cải thiện hơn nữa hiệu quả củamáy dò quang họcvà thử nghiệm nó trong nhiều ứng dụng khác nhau. Để máy dò có thể sử dụng rộng rãi hơn, nhóm nghiên cứu đã sản xuất nó bằng cách sử dụng các vòi phun có sẵn trên thị trường. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu nhấn mạnh rằng điều quan trọng là phải tiếp tục giải quyết những thách thức của sản xuất có thể mở rộng quy mô bằng công nghệ lượng tử. Nếu không chứng minh được sản xuất phần cứng lượng tử thực sự có thể mở rộng quy mô, 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 quan trọng hướng tới việc đạt được các ứng dụng quy mô lớn củacông nghệ lượng tửvà tương lai của điện toán lượng tử và truyền thông lượng tử sẽ tràn ngập những khả năng vô tận.
Hình 2: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị.
Thời gian đăng: 03-12-2024