ახალი ტექნოლოგიაკვანტური ფოტოდეტექტორი
მსოფლიოში ყველაზე პატარა სილიკონის ჩიპის კვანტურიფოტოდეტექტორი
ცოტა ხნის წინ, გაერთიანებულ სამეფოში მკვლევარმა ჯგუფმა მნიშვნელოვანი გარღვევა მოახდინა კვანტური ტექნოლოგიის მინიატურიზაციაში, მათ წარმატებით დააკავშირეს მსოფლიოში ყველაზე პატარა კვანტური ფოტოდეტექტორი სილიკონის ჩიპში. ნაშრომი, სახელწოდებით „Bi-CMOS ელექტრონული ფოტონიკური ინტეგრირებული მიკროსქემის კვანტური სინათლის დეტექტორი“, გამოქვეყნებულია Science Advances-ში. 1960-იან წლებში მეცნიერებმა და ინჟინრებმა პირველად მინიატურული ტრანზისტორები იაფ მიკროჩიპებზე, ინოვაცია, რომელმაც საინფორმაციო ეპოქა დაიწყო. ახლა მეცნიერებმა პირველად აჩვენეს ადამიანის თმაზე თხელი კვანტური ფოტოდეტექტორების ინტეგრაცია სილიკონის ჩიპზე, რაც ერთი ნაბიჯით მივუახლოვდით კვანტური ტექნოლოგიის ეპოქას, რომელიც იყენებს სინათლეს. მოწინავე საინფორმაციო ტექნოლოგიების შემდეგი თაობის რეალიზებისთვის, საფუძველია მაღალი ხარისხის ელექტრონული და ფოტონიკური აღჭურვილობის ფართომასშტაბიანი წარმოება. არსებულ კომერციულ ობიექტებში კვანტური ტექნოლოგიის წარმოება მუდმივი გამოწვევაა საუნივერსიტეტო კვლევებისა და კომპანიებისთვის მთელ მსოფლიოში. კვანტური გამოთვლისთვის გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს მაღალი ხარისხის კვანტური ტექნიკის წარმოებას დიდი მასშტაბით, რადგან კვანტური კომპიუტერის აშენებაც კი მოითხოვს კომპონენტების დიდ რაოდენობას.
გაერთიანებულ სამეფოში მკვლევარებმა აჩვენეს კვანტური ფოტოდეტექტორი, რომლის ინტეგრირებული წრედის ფართობია მხოლოდ 80 მიკრონი 220 მიკრონი. ასეთი მცირე ზომა საშუალებას აძლევს კვანტურ ფოტოდეტექტორებს იყოს ძალიან სწრაფი, რაც აუცილებელია მაღალი სიჩქარის განბლოკვისთვის.კვანტური კომუნიკაციადა ოპტიკური კვანტური კომპიუტერების მაღალსიჩქარიანი მუშაობის შესაძლებლობას. დამკვიდრებული და კომერციულად ხელმისაწვდომი წარმოების ტექნიკის გამოყენება ხელს უწყობს ადრეულ გამოყენებას სხვა ტექნოლოგიურ სფეროებში, როგორიცაა სენსორული და კომუნიკაციები. ასეთი დეტექტორები გამოიყენება კვანტურ ოპტიკაში სხვადასხვა აპლიკაციებში, შეუძლიათ იმუშაონ ოთახის ტემპერატურაზე და შესაფერისია კვანტური კომუნიკაციებისთვის, უკიდურესად მგრძნობიარე სენსორებისთვის, როგორიცაა უახლესი გრავიტაციული ტალღების დეტექტორები და გარკვეული კვანტური დიზაინისთვის. კომპიუტერები.
მიუხედავად იმისა, რომ ეს დეტექტორები სწრაფი და მცირეა, ისინი ასევე ძალიან მგრძნობიარეა. კვანტური სინათლის გაზომვის გასაღები არის მგრძნობელობა კვანტური ხმაურის მიმართ. კვანტური მექანიკა წარმოქმნის ხმაურის მცირე, ძირითად დონეებს ყველა ოპტიკურ სისტემაში. ამ ხმაურის ქცევა ავლენს ინფორმაციას სისტემაში გადაცემული კვანტური სინათლის ტიპის შესახებ, შეუძლია განსაზღვროს ოპტიკური სენსორის მგრძნობელობა და შეიძლება გამოყენებულ იქნას კვანტური მდგომარეობის მათემატიკურად აღსადგენად. კვლევამ აჩვენა, რომ ოპტიკური დეტექტორის უფრო დაპატარავება და დაჩქარება არ აფერხებს მის მგრძნობელობას კვანტური მდგომარეობის გაზომვის მიმართ. სამომავლოდ, მკვლევარები გეგმავენ ჩიპების მასშტაბის სხვა დამარღვეველი კვანტური ტექნოლოგიის აპარატურის ინტეგრირებას, რაც კიდევ უფრო გააუმჯობესებს ახლის ეფექტურობას.ოპტიკური დეტექტორიდა შეამოწმეთ იგი სხვადასხვა აპლიკაციებში. იმისათვის, რომ დეტექტორი უფრო ფართოდ ხელმისაწვდომი ყოფილიყო, კვლევითმა ჯგუფმა ის კომერციულად ხელმისაწვდომი შადრევნების გამოყენებით დაამზადა. თუმცა, გუნდი ხაზს უსვამს, რომ მნიშვნელოვანია გაგრძელდეს კვანტური ტექნოლოგიით მასშტაბური წარმოების გამოწვევების მოგვარება. მართლაც მასშტაბური კვანტური ტექნიკის წარმოების დემონსტრირების გარეშე, კვანტური ტექნოლოგიის გავლენა და სარგებელი დაგვიანებული და შეზღუდული იქნება. ეს გარღვევა წარმოადგენს მნიშვნელოვან ნაბიჯს ფართომასშტაბიანი აპლიკაციების მიღწევისკენკვანტური ტექნოლოგიადა კვანტური გამოთვლისა და კვანტური კომუნიკაციის მომავალი სავსეა გაუთავებელი შესაძლებლობებით.
სურათი 2: მოწყობილობის პრინციპის სქემატური დიაგრამა.
გამოქვეყნების დრო: დეკ-03-2024