Technoleg newydd offotosynhwyrydd cwantwm
Cwantwm sglodion silicon lleiaf y bydffotosynhwyrydd
Yn ddiweddar, mae tîm ymchwil yn y Deyrnas Unedig wedi gwneud cynnydd pwysig yn y miniaturization o dechnoleg cwantwm, maent yn llwyddo i integreiddio photodetector cwantwm lleiaf y byd i mewn i sglodion silicon. Mae'r gwaith, o'r enw “Synhwyrydd golau cwantwm cylched integredig ffotonig electronig Bi-CMOS,” wedi'i gyhoeddi yn Science Advances. Yn y 1960au, bu gwyddonwyr a pheirianwyr am y tro cyntaf yn gosod transistorau bach i ficrosglodion rhad, datblygiad arloesol a ddaeth yn rhan o'r oes wybodaeth. Nawr, mae gwyddonwyr am y tro cyntaf wedi dangos integreiddio ffotosynwyryddion cwantwm yn deneuach na gwallt dynol ar sglodyn silicon, gan ddod â ni gam yn nes at oes o dechnoleg cwantwm sy'n defnyddio golau. Er mwyn gwireddu'r genhedlaeth nesaf o dechnoleg gwybodaeth uwch, gweithgynhyrchu ar raddfa fawr o offer electronig a ffotonig perfformiad uchel yw'r sylfaen. Mae gweithgynhyrchu technoleg cwantwm mewn cyfleusterau masnachol presennol yn her barhaus i ymchwil prifysgol a chwmnïau ledled y byd. Mae gallu cynhyrchu caledwedd cwantwm perfformiad uchel ar raddfa fawr yn hanfodol ar gyfer cyfrifiadura cwantwm, oherwydd mae hyd yn oed adeiladu cyfrifiadur cwantwm yn gofyn am nifer fawr o gydrannau.
Mae ymchwilwyr yn y Deyrnas Unedig wedi dangos ffotosynhwyrydd cwantwm gydag ardal gylched integredig o ddim ond 80 micron wrth 220 micron. Mae maint mor fach yn caniatáu i ffotosynwyryddion cwantwm fod yn gyflym iawn, sy'n hanfodol ar gyfer datgloi cyflymder uchelcyfathrebu cwantwma galluogi gweithrediad cyflym o gyfrifiaduron cwantwm optegol. Mae defnyddio technegau gweithgynhyrchu sefydledig sydd ar gael yn fasnachol yn hwyluso cymhwyso cynnar i feysydd technoleg eraill megis synhwyro a chyfathrebu. Defnyddir synwyryddion o'r fath mewn amrywiaeth eang o gymwysiadau mewn opteg cwantwm, gallant weithredu ar dymheredd ystafell, ac maent yn addas ar gyfer cyfathrebu cwantwm, synwyryddion hynod sensitif megis synwyryddion tonnau disgyrchiant o'r radd flaenaf, ac wrth ddylunio rhai cwantwm. cyfrifiaduron.
Er bod y synwyryddion hyn yn gyflym ac yn fach, maent hefyd yn sensitif iawn. Yr allwedd i fesur golau cwantwm yw'r sensitifrwydd i sŵn cwantwm. Mae mecaneg cwantwm yn cynhyrchu lefelau bach, sylfaenol o sŵn ym mhob system optegol. Mae ymddygiad y sŵn hwn yn datgelu gwybodaeth am y math o olau cwantwm a drosglwyddir yn y system, yn gallu pennu sensitifrwydd y synhwyrydd optegol, a gellir ei ddefnyddio i ail-greu'r cyflwr cwantwm yn fathemategol. Dangosodd yr astudiaeth nad oedd gwneud y synhwyrydd optegol yn llai ac yn gyflymach yn rhwystro ei sensitifrwydd i fesur cyflyrau cwantwm. Yn y dyfodol, mae'r ymchwilwyr yn bwriadu integreiddio caledwedd technoleg cwantwm aflonyddgar arall i'r raddfa sglodion, gan wella effeithlonrwydd y newydd ymhellach.synhwyrydd optegol, a'i brofi mewn amrywiaeth o wahanol gymwysiadau. Er mwyn sicrhau bod y synhwyrydd ar gael yn ehangach, fe'i gweithgynhyrchodd y tîm ymchwil gan ddefnyddio ffynhonwyr oedd ar gael yn fasnachol. Fodd bynnag, mae'r tîm yn pwysleisio ei bod yn hollbwysig parhau i fynd i'r afael â heriau gweithgynhyrchu graddadwy gyda thechnoleg cwantwm. Heb ddangos gweithgynhyrchu caledwedd cwantwm gwirioneddol scalable, bydd effaith a manteision technoleg cwantwm yn cael eu gohirio a'u cyfyngu. Mae'r datblygiad arloesol hwn yn gam pwysig tuag at gyflawni cymwysiadau ar raddfa fawr otechnoleg cwantwm, ac mae dyfodol cyfrifiadura cwantwm a chyfathrebu cwantwm yn llawn posibiliadau diddiwedd.
Ffigur 2: Diagram sgematig o egwyddor y ddyfais.
Amser postio: Rhag-03-2024