Công nghệ mới củaPhotodetector lượng tử
Lượng tử silicon nhỏ nhất thế giớiPhotodetector
Gần đây, một nhóm nghiên cứu ở Vương quốc Anh đã tạo ra một bước đột phá quan trọng trong việc thu nhỏ công nghệ lượng tử, họ đã tích hợp thành công bộ quang điện tử lượng tử nhỏ nhất thế giới vào một con chip silicon. Tác phẩm, có tiêu đề là một máy dò ánh sáng lượng tử tích hợp điện tử điện tử Bi-C-CMOS, được công bố trên các tiến bộ khoa học. Vào những năm 1960, các nhà khoa học và kỹ sư đầu tiên đã thu nhỏ bóng bán dẫn lên các vi mạch giá rẻ, một sự đổi mới đã mở ra thời đại thông tin. Bây giờ, các nhà khoa học lần đầu tiên đã chứng minh sự tích hợp của bộ quang điện tử lượng tử mỏng hơn một sợi tóc của con người trên một con chip silicon, đưa chúng ta một bước gần hơn với một kỷ nguyên của công nghệ lượng tử sử dụng ánh sáng. Để nhận ra thế hệ tiếp theo của công nghệ thông tin tiên tiến, sản xuất quy mô lớn các thiết bị điện tử và quang điện tử hiệu suất cao là nền tảng. Sản xuất công nghệ lượng tử trong các cơ sở thương mại hiện tại là một thách thức liên tục cho nghiên cứu đại học và các công ty trên toàn thế giới. Có thể 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 yêu cầu một số lượng lớn các thành phần.
Các nhà nghiên cứu ở Vương quốc Anh đã chứng minh một bộ quang điện tử với diện tích mạch tích hợp chỉ 80 micron bằng 220 micron. Một kích thước nhỏ như vậy cho phép các bộ quang điện tử rất nhanh, điều này rất cần thiết để mở khóa tốc độ caogiao tiếp lượng tửvà cho phép hoạt động tốc độ cao của máy tính lượng tử quang. Sử dụng các kỹ thuật sản xuất được thiết lập và thương mại có sẵn tạo điều kiện áp dụng sớm cho các lĩnh vực công nghệ khác như cảm biến và truyền thông. Các máy dò như vậy được sử dụng trong một loạt các ứng dụng trong quang học lượng tử, có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng và phù hợp với giao tiếp lượng tử, các cảm biến cực kỳ nhạy cảm như máy dò sóng hấp dẫn hiện đại và trong thiết kế của một số máy tính lượng tử.
Mặc dù các máy dò này nhanh và nhỏ, nhưng chúng cũng rất nhạy cảm. Chìa khóa để đo ánh sáng lượng tử là độ nhạy với nhiễu lượng tử. Cơ học lượng tử tạo ra các mức độ tiếng ồn nhỏ, cơ bản trong tất cả các hệ thống quang học. Hành vi của nhiễu này cho thấy 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 lại trạng thái lượng tử. Nghiên cứu cho thấy rằng làm cho máy dò quang nhỏ hơn và nhanh hơn không cản trở độ nhạy của nó với 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 thang đo chip, cải thiện hơn nữa hiệu quả củaMáy dò quangvà kiểm tra nó trong một loạt các ứng dụng khác nhau. Để làm cho máy dò có sẵn rộng rãi hơn, nhóm nghiên cứu đã sản xuất nó bằng cách sử dụng các đài phun nước có sẵn trên thị trường. Tuy nhiên, nhóm nhấn mạnh rằng việc tiếp tục giải quyết những thách thức của việc sản xuất có thể mở rộng với công nghệ lượng tử là điều quan trọng. Không thể hiện sản xuất phần cứng lượng tử thực sự có thể mở rộng, tác động và lợi ích của công nghệ lượng tử sẽ bị trì hoãn và hạn chế. Đột phá này đánh dấu một bước quan trọng để đạt được các ứng dụng quy mô lớn củaCông nghệ lượng tửvà tương lai của điện toán lượng tử và giao tiếp lượng tử có đầy đủ các khả năng vô tận.
Hình 2: Sơ đồ của nguyên tắc thiết bị.
Thời gian đăng: Tháng 12 năm 03-2024