Nuova tecnologia difotorilevatore quantistico
Il quanto di chip di silicio più piccolo del mondofotorivelatore
Recentemente, un gruppo di ricerca nel Regno Unito ha fatto un importante passo avanti nella miniaturizzazione della tecnologia quantistica, integrando con successo il più piccolo fotorilevatore quantistico del mondo in un chip di silicio. Il lavoro, intitolato “Un rilevatore di luce quantistica a circuito integrato fotonico elettronico Bi-CMOS”, è pubblicato su Science Advances. Negli anni ’60, scienziati e ingegneri per primi miniaturizzarono i transistor trasformandoli in microchip economici, un’innovazione che inaugurò l’era dell’informazione. Ora, gli scienziati hanno dimostrato per la prima volta l’integrazione di fotorilevatori quantistici più sottili di un capello umano su un chip di silicio, portandoci un passo avanti verso un’era di tecnologia quantistica che utilizza la luce. Per realizzare la prossima generazione di tecnologia informatica avanzata, la base è la produzione su larga scala di apparecchiature elettroniche e fotoniche ad alte prestazioni. La produzione di tecnologia quantistica nelle strutture commerciali esistenti è una sfida continua per la ricerca universitaria e le aziende di tutto il mondo. Essere in grado di produrre hardware quantistico ad alte prestazioni su larga scala è fondamentale per l’informatica quantistica, perché anche la costruzione di un computer quantistico richiede un gran numero di componenti.
Ricercatori nel Regno Unito hanno dimostrato un fotorilevatore quantistico con un'area del circuito integrato di soli 80 x 220 micron. Dimensioni così ridotte consentono ai fotorilevatori quantistici di essere molto veloci, il che è essenziale per sbloccare l’alta velocitàcomunicazione quantisticae consentire il funzionamento ad alta velocità dei computer quantistici ottici. L'utilizzo di tecniche di produzione consolidate e disponibili in commercio facilita l'applicazione anticipata ad altre aree tecnologiche come il rilevamento e le comunicazioni. Tali rilevatori sono utilizzati in un'ampia varietà di applicazioni nell'ottica quantistica, possono funzionare a temperatura ambiente e sono adatti per comunicazioni quantistiche, sensori estremamente sensibili come rilevatori di onde gravitazionali all'avanguardia e nella progettazione di determinati sensori quantistici. computer.
Sebbene questi rilevatori siano veloci e piccoli, sono anche molto sensibili. La chiave per misurare la luce quantistica è la sensibilità al rumore quantistico. La meccanica quantistica produce livelli minimi e basilari di rumore in tutti i sistemi ottici. Il comportamento di questo rumore rivela informazioni sul tipo di luce quantistica trasmessa nel sistema, può determinare la sensibilità del sensore ottico e può essere utilizzato per ricostruire matematicamente lo stato quantistico. Lo studio ha dimostrato che rendere il rilevatore ottico più piccolo e più veloce non ha ostacolato la sua sensibilità alla misurazione degli stati quantistici. In futuro, i ricercatori intendono integrare altri hardware di tecnologia quantistica dirompente sulla scala dei chip, migliorando ulteriormente l’efficienza del nuovorilevatore otticoe testarlo in una varietà di applicazioni diverse. Per rendere il rilevatore più ampiamente disponibile, il gruppo di ricerca lo ha prodotto utilizzando fontane disponibili in commercio. Tuttavia, il team sottolinea che è fondamentale continuare ad affrontare le sfide della produzione scalabile con la tecnologia quantistica. Senza dimostrare una produzione di hardware quantistico veramente scalabile, l’impatto e i vantaggi della tecnologia quantistica saranno ritardati e limitati. Questa svolta segna un passo importante verso il raggiungimento di applicazioni su larga scala ditecnologia quantisticae il futuro dell’informatica e della comunicazione quantistica è pieno di infinite possibilità.
Figura 2: Rappresentazione schematica del principio del dispositivo.
Orario di pubblicazione: 03-dic-2024