Teknologi barufotodetektor kuantum
Chip kuantum silikon terkecil di duniafotodetektor
Baru-baru ini, sebuah tim peneliti di Inggris telah membuat terobosan penting dalam miniaturisasi teknologi kuantum, mereka berhasil mengintegrasikan fotodetektor kuantum terkecil di dunia ke dalam sebuah chip silikon. Karya tersebut, yang berjudul "A Bi-CMOS electronic photonic integrated circuit quantum light detector," diterbitkan dalam Science Advances. Pada tahun 1960-an, para ilmuwan dan insinyur pertama kali mengecilkan transistor ke dalam microchip murah, sebuah inovasi yang mengantarkan era informasi. Sekarang, para ilmuwan untuk pertama kalinya menunjukkan integrasi fotodetektor kuantum yang lebih tipis dari rambut manusia ke dalam sebuah chip silikon, membawa kita selangkah lebih dekat ke era teknologi kuantum yang menggunakan cahaya. Untuk mewujudkan generasi berikutnya dari teknologi informasi canggih, manufaktur skala besar peralatan elektronik dan fotonik berkinerja tinggi 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 bahkan membangun komputer kuantum memerlukan sejumlah besar komponen.
Para peneliti di Inggris telah mendemonstrasikan sebuah fotodetektor kuantum dengan luas sirkuit terpadu hanya 80 mikron x 220 mikron. Ukuran yang sangat kecil tersebut memungkinkan fotodetektor kuantum bekerja sangat cepat, yang sangat penting untuk membuka kunci kecepatan tinggikomunikasi kuantumdan memungkinkan pengoperasian komputer kuantum optik berkecepatan tinggi. Penggunaan teknik manufaktur yang mapan dan tersedia secara komersial memudahkan penerapan awal pada bidang teknologi lain seperti penginderaan dan komunikasi. Detektor semacam itu digunakan dalam berbagai macam aplikasi dalam optik kuantum, dapat beroperasi pada suhu ruangan, dan cocok untuk komunikasi kuantum, sensor yang sangat sensitif seperti detektor gelombang gravitasi canggih, dan dalam desain komputer kuantum tertentu.
Meskipun detektor ini cepat dan kecil, detektor ini juga sangat sensitif. Kunci untuk mengukur cahaya kuantum adalah sensitivitas terhadap derau kuantum. Mekanika kuantum menghasilkan tingkat derau dasar yang sangat kecil di semua sistem optik. Perilaku derau ini mengungkapkan informasi tentang jenis cahaya kuantum yang ditransmisikan dalam sistem, dapat menentukan sensitivitas sensor optik, dan dapat digunakan untuk merekonstruksi status kuantum secara matematis. Studi tersebut menunjukkan bahwa membuat detektor optik lebih kecil dan lebih cepat tidak menghalangi sensitivitasnya untuk mengukur status kuantum. Di masa mendatang, para peneliti berencana untuk mengintegrasikan perangkat keras teknologi kuantum disruptif lainnya ke skala chip, lebih jauh meningkatkan efisiensidetektor optik, dan mengujinya dalam berbagai aplikasi yang berbeda. Untuk membuat detektor lebih tersedia secara luas, tim peneliti memproduksinya menggunakan alat penyiram yang tersedia secara komersial. Namun, tim menekankan bahwa sangat penting untuk terus mengatasi tantangan manufaktur yang dapat diskalakan dengan teknologi kuantum. Tanpa menunjukkan manufaktur perangkat keras kuantum yang benar-benar dapat diskalakan, dampak dan manfaat teknologi kuantum akan tertunda dan terbatas. Terobosan ini menandai langkah penting menuju pencapaian aplikasi 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