Công nghệ mới củamáy dò quang lượng tử
Chip silicon lượng tử nhỏ nhất thế giớibộ tách sóng 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, họ đã tích hợp thành công bộ tách sóng quang lượng tử nhỏ nhất thế giới vào một chip silicon. Công trình nghiên cứu, có tiêu đề “Bộ tách sóng ánh sáng lượng tử mạch tích hợp quang điện 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 sự đổi mới đã mở ra kỷ nguyên thông tin. Giờ đây, các nhà khoa học lần đầu tiên đã chứng minh được việc tích hợp các bộ tách sóng quang lượng tử mỏng hơn cả 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. Sản xuất công nghệ lượng tử trong các cơ sở thương mại hiện có là một thách thức liên tục đối với nghiên cứu của các 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 xây dựng một máy tính lượng tử cũng đòi hỏi một số lượng lớn các linh kiện.
Các nhà nghiên cứu tại Vương quốc Anh đã chứng minh được 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 các bộ tách sóng quang lượng tử hoạt động rất nhanh, điều này rất cần thiết để mở khóa khả năng đo tốc độ cao.truyền thông lượng tửvà cho phép vận hành tốc độ cao các máy tính lượng tử quang học. Việc sử dụng các kỹ thuật sản xuất đã được thiết lập và có sẵn trên thị trường tạo điều kiện thuận lợi cho việc ứng dụng sớm vào các lĩnh vực công nghệ khác như cảm biến và truyền thông. Các bộ детектор 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 kỳ nhạy như các bộ детектор sóng hấp dẫn hiện đại và trong thiết kế của một số máy tính lượng tử.
Mặc dù các bộ детеctor này nhanh và nhỏ gọn, chúng cũng rất nhạy. Chìa khóa để đo ánh sáng lượng tử nằm ở độ nhạy với nhiễu lượng tử. Cơ học lượng tử tạo ra các mức nhiễu cơ bản, nhỏ bé 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 làm cho bộ детеctor quang học nhỏ hơn và nhanh hơn không làm giảm độ nhạy của nó trong việc đo trạng thái lượng tử. Trong tương lai, các nhà nghiên cứu dự định tích hợp các phần cứng công nghệ lượng tử đột phá khác vào quy mô chip, tiếp tục cải thiện hiệu quả của công nghệ mới.đầu dò quang họcvà thử nghiệm nó trong nhiều ứng dụng khác nhau. Để giúp thiết bị dò này được sử dụng rộng rãi hơn, nhóm nghiên cứu đã chế tạo nó bằng cách sử dụng các thiết bị phun nguyên tử có sẵn trên thị trường. Tuy nhiên, nhóm nhấn mạnh rằng việc tiếp tục giải quyết những thách thức của sản xuất quy mô lớn với công nghệ lượng tử là rất quan trọng. Nếu không chứng minh được khả năng 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 của công nghệ lượng tử.công nghệ lượng tửVà tương lai của điện toán lượng tử và truyền thông lượng tử chứa đựng vô vàn khả năng.
Hình 2: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của thiết bị.
Thời gian đăng bài: 03/12/2024