Nova tecnologia defotodetector quântico
O menor chip de silício quântico do mundofotodetector
Recentemente, uma equipe de pesquisa no Reino Unido fez um importante avanço 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 revista 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 ainda mais de uma 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 fundamental. A fabricação de tecnologia quântica em instalações comerciais existentes é um desafio constante para universidades 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 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 micrômetros por 220 micrômetros. Esse tamanho reduzido permite que os fotodetectores quânticos sejam muito rápidos, o que é essencial para viabilizar a detecção em alta velocidade.comunicação quânticae possibilitando 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 sensoriamento 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 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 componentes de tecnologia quântica disruptiva em escala de chip, aprimorando ainda mais a eficiência da nova tecnologia.detector ópticoe testá-lo em diversas aplicações diferentes. Para tornar o detector mais amplamente disponível, a equipe de pesquisa o fabricou usando máquinas de síntese comercialmente disponíveis. No entanto, a equipe enfatiza que é fundamental continuar a abordar os desafios da fabricação em larga escala com tecnologia quântica. Sem demonstrar uma fabricação de hardware quântico verdadeiramente escalável, o impacto e os benefícios da tecnologia quântica serão atrasados e limitados. Essa descoberta representa um passo importante para alcançar aplicações em larga escala da tecnologia quântica.tecnologia quânticaE o futuro da computação quântica e da comunicação quântica está repleto de infinitas possibilidades.
Figura 2: Diagrama esquemático do princípio de funcionamento do dispositivo.
Data da publicação: 03/12/2024