Nova tecnoloxía defotodetector cuántico
O chip de silicio cuántico máis pequeno do mundofotodetector
Recentemente, un equipo de investigación do Reino Unido fixo un importante avance na miniaturización da tecnoloxía cuántica: integraron con éxito o fotodetector cuántico máis pequeno do mundo nun chip de silicio. O traballo, titulado "Un detector de luz cuántica de circuíto integrado fotónico electrónico Bi-CMOS", publícase en Science Advances. Na década de 1960, científicos e enxeñeiros miniaturizaron por primeira vez transistores en microchips baratos, unha innovación que marcou o comezo da era da información. Agora, os científicos demostraron por primeira vez a integración de fotodetectores cuánticos máis delgados que un cabelo humano nun chip de silicio, o que nos achega un paso máis a unha era da tecnoloxía cuántica que utiliza a luz. Para dar lugar á próxima xeración de tecnoloxía da información avanzada, a fabricación a grande escala de equipos electrónicos e fotónicos de alto rendemento é a base. A fabricación de tecnoloxía cuántica nas instalacións comerciais existentes é un desafío continuo para a investigación universitaria e as empresas de todo o mundo. Ser capaz de fabricar hardware cuántico de alto rendemento a grande escala é crucial para a computación cuántica, porque mesmo a construción dun ordenador cuántico require un gran número de compoñentes.
Investigadores do Reino Unido demostraron un fotodetector cuántico cunha área de circuíto integrado de só 80 micras por 220 micras. Un tamaño tan pequeno permite que os fotodetectores cuánticos sexan moi rápidos, o que é esencial para desbloquear alta velocidadecomunicación cuánticae permitindo o funcionamento a alta velocidade dos ordenadores cuánticos ópticos. O uso de técnicas de fabricación establecidas e dispoñibles comercialmente facilita a súa aplicación temperá noutras áreas tecnolóxicas como a detección e as comunicacións. Estes detectores utilízanse nunha ampla variedade de aplicacións en óptica cuántica, poden funcionar a temperatura ambiente e son axeitados para comunicacións cuánticas, sensores extremadamente sensibles como os detectores de ondas gravitacionais de última xeración e no deseño de certos ordenadores cuánticos.
Aínda que estes detectores son rápidos e pequenos, tamén son moi sensibles. A clave para medir a luz cuántica é a sensibilidade ao ruído cuántico. A mecánica cuántica produce niveis de ruído diminutos e básicos en todos os sistemas ópticos. O comportamento deste ruído revela información sobre o tipo de luz cuántica transmitida no sistema, pode determinar a sensibilidade do sensor óptico e pódese usar para reconstruír matematicamente o estado cuántico. O estudo demostrou que facer o detector óptico máis pequeno e rápido non prexudicou a súa sensibilidade á medición de estados cuánticos. No futuro, os investigadores planean integrar outro hardware de tecnoloxía cuántica disruptiva á escala do chip, mellorando aínda máis a eficiencia do novodetector ópticoe probalo nunha variedade de aplicacións diferentes. Para que o detector estea máis amplamente dispoñible, o equipo de investigación fabricouno utilizando fontes dispoñibles comercialmente. Non obstante, o equipo subliña que é fundamental seguir abordando os desafíos da fabricación escalable coa tecnoloxía cuántica. Sen demostrar unha fabricación de hardware cuántico verdadeiramente escalable, o impacto e os beneficios da tecnoloxía cuántica atrasaranse e limitaranse. Este avance marca un paso importante cara á consecución de aplicacións a grande escala detecnoloxía cuántica, e o futuro da computación cuántica e da comunicación cuántica está cheo de infinitas posibilidades.
Figura 2: Diagrama esquemático do principio de funcionamento do dispositivo.
Data de publicación: 03-12-2024