ახალი ტექნოლოგიაკვანტური ფოტოდეტექტორი
მსოფლიოში ყველაზე პატარა სილიკონის ჩიპის კვანტური მოწყობილობაფოტოდეტექტორი
ცოტა ხნის წინ, გაერთიანებულ სამეფოში კვლევითმა ჯგუფმა მნიშვნელოვანი გარღვევა მოახდინა კვანტური ტექნოლოგიების მინიატურიზაციის სფეროში, მათ წარმატებით ინტეგრირეს მსოფლიოში ყველაზე პატარა კვანტური ფოტოდეტექტორი სილიკონის ჩიპში. ნაშრომი, სახელწოდებით „Bi-CMOS ელექტრონული ფოტონური ინტეგრირებული წრედის კვანტური სინათლის დეტექტორი“, გამოქვეყნდა Science Advances-ში. 1960-იან წლებში მეცნიერებმა და ინჟინრებმა პირველად მინიატურული ტრანზისტორები დაამუშავეს იაფ მიკროჩიპებზე, ინოვაციამ, რომელმაც ინფორმაციული ეპოქის დასაწყისი მისცა. ახლა, მეცნიერებმა პირველად აჩვენეს ადამიანის თმაზე თხელი კვანტური ფოტოდეტექტორების ინტეგრაცია სილიკონის ჩიპზე, რაც ერთი ნაბიჯით გვაახლოებს სინათლეზე დაფუძნებული კვანტური ტექნოლოგიების ეპოქასთან. მოწინავე ინფორმაციული ტექნოლოგიების შემდეგი თაობის რეალიზებისთვის საფუძველია მაღალი ხარისხის ელექტრონული და ფოტონური აღჭურვილობის მასშტაბური წარმოება. კვანტური ტექნოლოგიების წარმოება არსებულ კომერციულ ობიექტებში მუდმივი გამოწვევაა უნივერსიტეტის კვლევისა და მსოფლიოს მასშტაბით კომპანიებისთვის. მაღალი ხარისხის კვანტური აპარატურის ფართომასშტაბიანი წარმოების შესაძლებლობა გადამწყვეტია კვანტური გამოთვლებისთვის, რადგან კვანტური კომპიუტერის აწყობასაც კი დიდი რაოდენობით კომპონენტები სჭირდება.
გაერთიანებულ სამეფოში მკვლევრებმა აჩვენეს კვანტური ფოტოდეტექტორი, რომლის ინტეგრირებული წრედის ფართობია მხოლოდ 80 მიკრონი 220 მიკრონზე. ასეთი მცირე ზომა საშუალებას აძლევს კვანტურ ფოტოდეტექტორებს ძალიან სწრაფი იყვნენ, რაც აუცილებელია მაღალი სიჩქარის განბლოკვისთვის.კვანტური კომუნიკაციადა ოპტიკური კვანტური კომპიუტერების მაღალსიჩქარიანი მუშაობის უზრუნველყოფა. დამკვიდრებული და კომერციულად ხელმისაწვდომი წარმოების ტექნიკის გამოყენება ხელს უწყობს ადრეულ გამოყენებას სხვა ტექნოლოგიურ სფეროებში, როგორიცაა სენსორები და კომუნიკაციები. ასეთი დეტექტორები გამოიყენება კვანტური ოპტიკის ფართო სპექტრის აპლიკაციებში, შეუძლიათ მუშაობა ოთახის ტემპერატურაზე და შესაფერისია კვანტური კომუნიკაციებისთვის, უკიდურესად მგრძნობიარე სენსორებისთვის, როგორიცაა თანამედროვე გრავიტაციული ტალღების დეტექტორები, და გარკვეული კვანტური კომპიუტერების დიზაინში.
მიუხედავად იმისა, რომ ეს დეტექტორები სწრაფი და პატარაა, ისინი ასევე ძალიან მგრძნობიარეები არიან. კვანტური სინათლის გაზომვის გასაღები კვანტური ხმაურის მიმართ მგრძნობელობაა. კვანტური მექანიკა ყველა ოპტიკურ სისტემაში ხმაურის მცირე, საბაზისო დონეებს წარმოქმნის. ამ ხმაურის ქცევა ავლენს ინფორმაციას სისტემაში გადაცემული კვანტური სინათლის ტიპის შესახებ, შეუძლია განსაზღვროს ოპტიკური სენსორის მგრძნობელობა და შეიძლება გამოყენებულ იქნას კვანტური მდგომარეობის მათემატიკურად რეკონსტრუქციისთვის. კვლევამ აჩვენა, რომ ოპტიკური დეტექტორის დაპატარავება და სისწრაფე არ უშლიდა ხელს მის მგრძნობელობას კვანტური მდგომარეობების გაზომვის მიმართ. მომავალში მკვლევარები გეგმავენ ჩიპის მასშტაბში სხვა რევოლუციური კვანტური ტექნოლოგიის აპარატურის ინტეგრირებას, რათა კიდევ უფრო გააუმჯობესონ ახალი დეტექტორის ეფექტურობა.ოპტიკური დეტექტორიდა გამოსცადონ იგი სხვადასხვა დანიშნულებით. დეტექტორის უფრო ფართოდ ხელმისაწვდომობის უზრუნველსაყოფად, კვლევითმა ჯგუფმა ის კომერციულად ხელმისაწვდომი შადრევნების გამოყენებით დაამზადა. თუმცა, გუნდი ხაზს უსვამს, რომ უმნიშვნელოვანესია კვანტური ტექნოლოგიით მასშტაბირებადი წარმოების გამოწვევებთან გამკლავების გაგრძელება. ჭეშმარიტად მასშტაბირებადი კვანტური აპარატურის წარმოების დემონსტრირების გარეშე, კვანტური ტექნოლოგიის გავლენა და სარგებელი შეფერხდება და შეიზღუდება. ეს გარღვევა მნიშვნელოვან ნაბიჯს წარმოადგენს მასშტაბური გამოყენების მიღწევისკენ.კვანტური ტექნოლოგიადა კვანტური გამოთვლებისა და კვანტური კომუნიკაციის მომავალი უსასრულო შესაძლებლობებით არის სავსე.
სურათი 2: მოწყობილობის პრინციპის სქემატური დიაგრამა.
გამოქვეყნების დრო: დეკემბერი-03-2024