Nova tecnologia defotodetector quântico
O menor chip quântico de silício do mundofotodetector
Recentemente, uma equipe de pesquisa no Reino Unido realizou um importante avanço na miniaturização da tecnologia quântica: integrou com sucesso o menor fotodetector quântico do mundo a um chip de silício. O trabalho, intitulado "Um detector de luz quântica com circuito integrado fotônico eletrônico Bi-CMOS", foi publicado na Science Advances. Na década de 1960, cientistas e engenheiros miniaturizaram transistores em microchips baratos, uma inovação que inaugurou a era da informação. Agora, cientistas demonstraram pela primeira vez a integração de fotodetectores quânticos mais finos que um fio de cabelo humano em um chip de silício, aproximando-nos um passo da era da tecnologia quântica que utiliza a luz. Para concretizar a próxima geração de tecnologia da informação avançada, a fabricação em larga escala de equipamentos eletrônicos e fotônicos de alto desempenho é a base. A fabricação de tecnologia quântica em instalações comerciais existentes é um desafio constante para a pesquisa universitária e empresas em todo o mundo. Ser capaz de fabricar hardware quântico de alto desempenho em larga escala é crucial para a computação quântica, pois até mesmo a construção de um computador quântico requer um grande número de componentes.
Pesquisadores no Reino Unido demonstraram um fotodetector quântico com uma área de circuito integrado de apenas 80 mícrons por 220 mícrons. Um tamanho tão pequeno permite que os fotodetectores quânticos sejam muito rápidos, o que é essencial para desbloquear alta velocidade.comunicação quânticae permitindo a operação em alta velocidade de computadores quânticos ópticos. O uso de técnicas de fabricação estabelecidas e comercialmente disponíveis facilita a aplicação antecipada em outras áreas tecnológicas, como sensoriamento e comunicações. Esses detectores são utilizados em uma ampla variedade de aplicações em óptica quântica, podem operar em temperatura ambiente e são adequados para comunicações quânticas, sensores extremamente sensíveis, como detectores de ondas gravitacionais de última geração, e no projeto de certos computadores quânticos.
Embora esses detectores sejam rápidos e pequenos, eles também são muito sensíveis. A chave para medir a luz quântica é a sensibilidade ao ruído quântico. A mecânica quântica produz níveis minúsculos e básicos de ruído em todos os sistemas ópticos. O comportamento desse ruído revela informações sobre o tipo de luz quântica transmitida no sistema, pode determinar a sensibilidade do sensor óptico e pode ser usado para reconstruir matematicamente o estado quântico. O estudo mostrou que tornar o detector óptico menor e mais rápido não prejudicou sua sensibilidade para medir estados quânticos. No futuro, os pesquisadores planejam integrar outros hardwares de tecnologia quântica disruptiva à escala do chip, melhorando ainda mais a eficiência do novo.detector ópticoe testá-lo em diversas aplicações. Para tornar o detector mais amplamente disponível, a equipe de pesquisa o fabricou utilizando fontes disponíveis comercialmente. No entanto, a equipe enfatiza que é fundamental continuar a enfrentar os desafios da fabricação escalável com tecnologia quântica. Sem demonstrar a fabricação de hardware quântico verdadeiramente escalável, o impacto e os benefícios da tecnologia quântica serão atrasados e limitados. Este avanço marca um passo importante para alcançar aplicações em larga escala detecnologia quântica, e o futuro da computação quântica e da comunicação quântica está cheio de possibilidades infinitas.
Figura 2: Diagrama esquemático do princípio do dispositivo.
Horário da publicação: 03/12/2024