Nuova tecnologia difotodiodo quantistico
Il chip di silicio quantistico più piccolo del mondofotodiodo
Di recente, un team di ricerca nel Regno Unito ha compiuto un'importante svolta nella miniaturizzazione della tecnologia quantistica, integrando con successo il più piccolo fotodiodo quantistico al mondo in un chip di silicio. Il lavoro, intitolato "A Bi-CMOS electronic photonic integrated circuit quantum light detector", è stato pubblicato su Science Advances. Negli anni '60, scienziati e ingegneri miniaturizzarono per la prima volta i transistor su microchip economici, un'innovazione che diede inizio all'era dell'informazione. Ora, gli scienziati hanno dimostrato per la prima volta l'integrazione di fotodiodo quantistici più sottili di un capello umano su un chip di silicio, avvicinandoci di un passo all'era della tecnologia quantistica che utilizza la luce. Per realizzare la prossima generazione di tecnologie informatiche avanzate, la produzione su larga scala di apparecchiature elettroniche e fotoniche ad alte prestazioni è fondamentale. Produrre tecnologia quantistica in 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 il calcolo quantistico, perché anche la costruzione di un computer quantistico richiede un gran numero di componenti.
Ricercatori nel Regno Unito hanno dimostrato un fotodiodo quantistico con un'area di circuito integrato di soli 80 micron per 220 micron. Dimensioni così ridotte consentono ai fotodiodo quantistici di essere molto veloci, il che è essenziale per sbloccare la tecnologia ad alta velocità.comunicazione quantisticae consentendo il funzionamento ad alta velocità dei computer quantistici ottici. L'utilizzo di tecniche di produzione consolidate e disponibili in commercio ne facilita l'applicazione precoce in altri settori tecnologici come la sensoristica e le comunicazioni. Tali rivelatori sono utilizzati in un'ampia varietà di applicazioni nell'ottica quantistica, possono funzionare a temperatura ambiente e sono adatti per le comunicazioni quantistiche, per sensori estremamente sensibili come i rivelatori di onde gravitazionali all'avanguardia e per la progettazione di alcuni computer quantistici.
Sebbene questi rivelatori 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 di rumore di base 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 rivelatore ottico più piccolo e veloce non ha ostacolato la sua sensibilità nella misurazione degli stati quantistici. In futuro, i ricercatori prevedono di integrare altro hardware di tecnologia quantistica dirompente su scala di chip, migliorando ulteriormente l'efficienza del nuovorilevatore otticoe testarlo in una varietà di applicazioni diverse. Per rendere il rivelatore più ampiamente disponibile, il team di ricerca lo ha prodotto utilizzando dispositivi di fontana 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 realmente scalabile, l'impatto e i benefici 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 ricco di infinite possibilità.
Figura 2: Diagramma schematico del principio del dispositivo.
Data di pubblicazione: 03-12-2024