Nova tecnologia defotodetector quântico
O menor chip quântico de silício do mundofotodetector
Recentemente, uma equipe de pesquisa no Reino Unido fez um avanço importante na miniaturização da tecnologia quântica, integrando com sucesso o menor fotodetector quântico do mundo em um chip de silício. O trabalho, intitulado “Um detector de luz quântica de circuito integrado fotônico eletrônico Bi-CMOS”, foi publicado na Science Advances. Na década de 1960, cientistas e engenheiros miniaturizaram pela primeira vez os transistores em microchips baratos, uma inovação que inaugurou a era da informação. Agora, os cientistas demonstraram pela primeira vez a integração de fotodetectores quânticos mais finos que um fio de cabelo humano num chip de silício, aproximando-nos de uma era de tecnologia quântica que utiliza luz. Para concretizar a próxima geração de tecnologia de informação avançada, a base é a fabricação em larga escala de equipamentos eletrônicos e fotônicos de alto desempenho. A fabricação de tecnologia quântica em instalações comerciais existentes é um desafio constante para pesquisas universitárias e empresas em todo o mundo. Ser capaz de fabricar hardware quântico de alto desempenho em larga escala é crucial para a computação quântica, porque 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 velocidadecomunicação quânticae permitir a operação em alta velocidade de computadores quânticos ópticos. O uso de técnicas de fabricação estabelecidas e comercialmente disponíveis facilita a aplicação precoce em outras áreas tecnológicas, como detecção e comunicações. Esses detectores são usados 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 detectores quânticos. computadores.
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 outro hardware de tecnologia quântica disruptiva à escala do chip, melhorar ainda mais a eficiência do novodetector ópticoe teste-o em uma variedade de aplicações diferentes. Para tornar o detector mais amplamente disponível, a equipe de pesquisa o fabricou usando fontes disponíveis comercialmente. No entanto, a equipa sublinha que é fundamental continuar a enfrentar os desafios da produção escalável com tecnologia quântica. Sem demonstrar uma 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 repleto de possibilidades infinitas.
Figura 2: Diagrama esquemático do princípio do dispositivo.
Horário da postagem: 03/12/2024