Teknologi baru darifotodetektor kuantum
Quantum chip silikon terkecil di duniafotodetektor
Baru-baru ini, tim peneliti di Inggris telah membuat terobosan penting dalam miniaturisasi teknologi kuantum, mereka berhasil mengintegrasikan fotodetektor kuantum terkecil di dunia ke dalam chip silikon. Karya tersebut, berjudul “Detektor cahaya kuantum sirkuit terpadu fotonik elektronik Bi-CMOS,” diterbitkan di Science Advances. Pada tahun 1960-an, para ilmuwan dan insinyur pertama kali membuat miniatur transistor menjadi microchip murah, sebuah inovasi yang mengantarkan era informasi. Kini, para ilmuwan untuk pertama kalinya mendemonstrasikan integrasi fotodetektor kuantum yang lebih tipis dari rambut manusia ke dalam chip silikon, membawa kita selangkah lebih dekat ke era teknologi kuantum yang menggunakan cahaya. Untuk mewujudkan teknologi informasi canggih generasi berikutnya, manufaktur peralatan elektronik dan fotonik berkinerja tinggi dalam skala besar adalah fondasinya. Memproduksi teknologi kuantum di fasilitas komersial yang ada merupakan tantangan berkelanjutan bagi penelitian universitas dan perusahaan di seluruh dunia. Mampu memproduksi perangkat keras kuantum berkinerja tinggi dalam skala besar sangat penting untuk komputasi kuantum, karena membangun komputer kuantum pun memerlukan komponen dalam jumlah besar.
Para peneliti di Inggris telah mendemonstrasikan fotodetektor kuantum dengan luas sirkuit terpadu hanya 80 mikron kali 220 mikron. Ukuran sekecil itu memungkinkan fotodetektor kuantum menjadi sangat cepat, yang penting untuk membuka kunci kecepatan tinggikomunikasi kuantumdan memungkinkan pengoperasian komputer kuantum optik berkecepatan tinggi. Penggunaan teknik manufaktur yang sudah mapan dan tersedia secara komersial akan memfasilitasi penerapan awal pada bidang teknologi lain seperti penginderaan dan komunikasi. Detektor semacam itu digunakan dalam berbagai macam aplikasi optik kuantum, dapat beroperasi pada suhu kamar, dan cocok untuk komunikasi kuantum, sensor yang sangat sensitif seperti detektor gelombang gravitasi canggih, dan dalam desain kuantum tertentu. komputer.
Meskipun detektor ini cepat dan kecil, namun juga sangat sensitif. Kunci untuk mengukur cahaya kuantum adalah sensitivitas terhadap kebisingan kuantum. Mekanika kuantum menghasilkan tingkat kebisingan dasar yang kecil di semua sistem optik. Perilaku kebisingan ini mengungkapkan informasi tentang jenis cahaya kuantum yang ditransmisikan dalam sistem, dapat menentukan sensitivitas sensor optik, dan dapat digunakan untuk merekonstruksi keadaan kuantum secara matematis. Studi tersebut menunjukkan bahwa membuat detektor optik lebih kecil dan lebih cepat tidak menghalangi sensitivitasnya untuk mengukur keadaan kuantum. Di masa depan, para peneliti berencana untuk mengintegrasikan perangkat keras teknologi kuantum disruptif lainnya ke dalam skala chip, untuk lebih meningkatkan efisiensi yang barudetektor optik, dan mengujinya dalam berbagai aplikasi berbeda. Untuk membuat detektor ini tersedia lebih luas, tim peneliti memproduksinya menggunakan air mancur yang tersedia secara komersial. Namun, tim menekankan bahwa sangat penting untuk terus mengatasi tantangan manufaktur yang terukur dengan teknologi kuantum. Tanpa menunjukkan manufaktur perangkat keras kuantum yang benar-benar skalabel, dampak dan manfaat teknologi kuantum akan tertunda dan terbatas. Terobosan ini menandai langkah penting menuju pencapaian penerapan skala besarteknologi kuantum, dan masa depan komputasi kuantum dan komunikasi kuantum penuh dengan kemungkinan yang tak terbatas.
Gambar 2: Diagram skema prinsip perangkat.
Waktu posting: 03 Des-2024