კვანტური ფოტოდექტორის ახალი ტექნოლოგია

ახალი ტექნოლოგიაQuantum Photodetector

მსოფლიოს ყველაზე პატარა სილიკონის ჩიპის კვანტურიფოტოდეტექტორი

ცოტა ხნის წინ, გაერთიანებული სამეფოს სამეცნიერო ჯგუფმა მნიშვნელოვანი მიღწევა მოახდინა კვანტური ტექნოლოგიის მინიატურულობაში, მათ წარმატებით ინტეგრირდნენ მსოფლიოს ყველაზე პატარა კვანტური ფოტომოდეტორის სილიკონის ჩიპში. ნამუშევარი, სახელწოდებით "Bi-CMOS ელექტრონული ფოტონური ინტეგრირებული წრიული კვანტური შუქის დეტექტორი", გამოქვეყნებულია მეცნიერების წინსვლებში. 1960 -იან წლებში მეცნიერებმა და ინჟინრებმა პირველად მინიატურული ტრანზისტორები იაფ მიკროჩიპებზე გადაიტანეს, ინოვაცია, რომელიც ინფორმაციის ხანაში შეიქმნა. ახლა, მეცნიერებმა პირველად აჩვენეს კვანტური ფოტოდეტექტორების ინტეგრაცია, ვიდრე ადამიანის თმა სილიკონის ჩიპზე, და ერთ ნაბიჯს მიუახლოვდა კვანტური ტექნოლოგიის ეპოქასთან, რომელიც იყენებს შუქს. მოწინავე ინფორმაციული ტექნოლოგიების შემდეგი თაობის გასაცნობად, საფუძველია მაღალი ხარისხის ელექტრონული და ფოტონური აღჭურვილობის ფართომასშტაბიანი წარმოება. კვანტური ტექნოლოგიის წარმოება არსებულ კომერციულ ობიექტებში მიმდინარე გამოწვევაა უნივერსიტეტის კვლევისა და კომპანიებისთვის მთელს მსოფლიოში. მაღალი ხარისხის კვანტური აპარატურის წარმოება ფართომასშტაბიანი გამოთვლებისთვის გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს, რადგან კვანტური კომპიუტერის მშენებლობაც კი მოითხოვს კომპონენტების დიდ რაოდენობას.

გაერთიანებული სამეფოს მკვლევარებმა აჩვენეს კვანტური ფოტომოდექტორი, რომელსაც ინტეგრირებული წრე აქვს მხოლოდ 80 მიკრონი 220 მიკრონი. ასეთი მცირე ზომა საშუალებას იძლევა კვანტური ფოტოდექტორები იყოს ძალიან სწრაფად, რაც აუცილებელია მაღალსიჩქარიანი განბლოკვისთვისკვანტური კომუნიკაციადა ოპტიკური კვანტური კომპიუტერების მაღალსიჩქარიანი ოპერაციის შესაძლებლობა. დამკვიდრებული და კომერციულად ხელმისაწვდომი წარმოების ტექნიკის გამოყენება ხელს უწყობს ადრეულ გამოყენებას სხვა ტექნოლოგიურ სფეროებში, როგორიცაა სენსორული და კომუნიკაციები. ასეთი დეტექტორები გამოიყენება კვანტურ ოპტიკაში მრავალფეროვან აპლიკაციებში, შეიძლება მუშაობდეს ოთახის ტემპერატურაზე და შესაფერისია კვანტური კომუნიკაციებისთვის, უკიდურესად მგრძნობიარე სენსორებისთვის, როგორიცაა თანამედროვე გრავიტაციული ტალღის დეტექტორები და გარკვეული კვანტური კომპიუტერების დიზაინში.

მიუხედავად იმისა, რომ ეს დეტექტორები სწრაფი და მცირეა, ისინი ასევე ძალიან მგრძნობიარეა. კვანტური შუქის გაზომვის გასაღები არის კვანტური ხმაურის მგრძნობელობა. კვანტური მექანიკა აწარმოებს ხმაურის მცირე, ძირითად დონეს ყველა ოპტიკურ სისტემაში. ამ ხმაურის ქცევა ცხადყოფს ინფორმაციას სისტემაში გადაცემული კვანტური შუქის ტიპზე, შეუძლია განსაზღვროს ოპტიკური სენსორის მგრძნობელობა და შეიძლება გამოყენებულ იქნას კვანტური მდგომარეობის მათემატიკურად რეკონსტრუქციისთვის. კვლევამ აჩვენა, რომ ოპტიკური დეტექტორის მცირე და სწრაფად მიღებამ არ შეუშალა ხელი მის მგრძნობელობას კვანტური სახელმწიფოების გაზომვის მიმართ. მომავალში, მკვლევარები გეგმავენ სხვა დამაბრკოლებელი კვანტური ტექნოლოგიის აპარატურის ინტეგრირებას ჩიპების მასშტაბით, კიდევ უფრო აუმჯობესებენ ახალ ეფექტურობასოპტიკური დეტექტორიდა შეამოწმეთ იგი სხვადასხვა სხვადასხვა პროგრამაში. დეტექტორი უფრო ფართოდ ხელმისაწვდომი, კვლევითი ჯგუფმა იგი წარმოადგინა კომერციულად ხელმისაწვდომი შადრევნების გამოყენებით. ამასთან, გუნდი ხაზს უსვამს, რომ მნიშვნელოვანია, რომ გააგრძელოთ მასშტაბური წარმოების გამოწვევები კვანტური ტექნოლოგიით. ჭეშმარიტად მასშტაბური კვანტური აპარატურის წარმოების დემონსტრირების გარეშე, კვანტური ტექნოლოგიის გავლენა და სარგებელი შეფერხდება და შეზღუდულია. ეს მიღწევა მნიშვნელოვან ნაბიჯს წარმოადგენს ფართომასშტაბიანი პროგრამების მისაღწევადკვანტური ტექნოლოგიადა კვანტური გამოთვლებისა და კვანტური კომუნიკაციის მომავალი სავსეა გაუთავებელი შესაძლებლობებით.

სურათი 2: მოწყობილობის პრინციპის სქემატური დიაგრამა.