Công nghệ mới củamáy dò quang lượng tử
Lượng tử chip silicon nhỏ nhất thế giớimáy tách sóng quang
Mới đây, một nhóm nghiên cứu ở Anh đã đạt được bước đột phá quan trọng trong việc thu nhỏ công nghệ lượng tử, họ đã tích hợp thành công bộ tách sóng quang lượng tử nhỏ nhất thế giới vào một con chip silicon. Công trình có tựa đề “Máy dò ánh sáng lượng tử mạch tích hợp quang tử điện tử Bi-CMOS” được xuất bản trên tạp chí Science Advances. Vào những năm 1960, các nhà khoa học và kỹ sư lần đầu tiên thu nhỏ bóng bán dẫn vào các vi mạch giá rẻ, một sự đổi mới mở ra thời đại thông tin. Giờ đây, các nhà khoa học lần đầu tiên đã chứng minh được sự tích hợp của bộ tách sóng quang lượng tử mỏng hơn sợi tóc người vào một con chip silicon, đưa chúng ta tiến một bước gần hơn 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 trong các cơ sở thương mại hiện có là một thách thức không ngừng đối với các trường đại học và các công ty nghiên cứu 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 ở Vương quốc Anh đã trình diễn một bộ tách sóng quang lượng tử với diện tích mạch tích hợp chỉ 80 micron x 220 micron. Kích thước nhỏ như vậy cho phép bộ tách sóng 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 tốc độ cao của máy tính lượng tử quang học. Việc sử dụng các kỹ thuật sản xuất đã được thiết lập và có sẵn trên thị trường sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc ứng dụng sớm vào các lĩnh vực công nghệ khác như cảm biến và truyền thông. Những máy dò như vậy được sử dụng trong rất nhiều ứng dụng 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 kỳ nhạy như máy dò sóng hấp dẫn hiện đại và trong thiết kế một số lượng tử nhất định. máy tính.
Mặc dù những 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 những mức nhiễu cơ bản, rất nhỏ trong tất cả các hệ thống quang học. Hoạt động 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 lại trạng thái lượng tử về mặt toán học. Nghiên cứu cho thấy việc chế tạo máy dò quang học nhỏ hơn và nhanh hơn không cản trở độ nhạy của nó trong 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, nâng cao hơn nữa hiệu quả của công nghệ mới.máy dò quang họcvà thử nghiệm nó trong nhiều ứng dụng khác nhau. Để làm cho máy dò được phổ biến rộng rãi hơn, nhóm nghiên cứu đã sản xuất nó bằng cách sử dụng các vòi phun nước có bán trên thị trường. 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 thể mở rộng bằng công nghệ lượng tử. Nếu không chứng minh được khả năng sản xuất phần cứng lượng tử thực sự có thể mở rộng thì 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 có rất nhiều khả năng vô tận.
Hình 2: Sơ đồ nguyên lý thiết bị.
Thời gian đăng: Dec-03-2024