97889 64456 72312 47532 85224 72311 99738 05314 18822 88877 83701 91188 72106 98803 83485 70762 67561 00923 55229 06479 57972 59061 74949 93171 14807 03728 86417 14924 55271 76483 09709 80826 48003 69756 41326 33857 90179 16007 50123 74390 32549 30315 44217 63317 75601 80709 41762 62320 18455 61834 28274 17965 11564 40730 97515 38882 00045 18375 34435 87730 65633 86354 42635 03181 37624 00288 29224 98754 64198 42645 13159 80277 57942 84214 09885 11406 37363 27238 16160 82824 82750 03902 45252 98749 86602 85405 74120 11069 70749 63642 54482 33973 81058 25338 11638 53184 38067 75862 58160 05931 81160 94118 63131 11678 37627 13358 15577 41533 20376 02073 54475 97260 40548 91470 84971 47067 00960 20371 54295 32383 70544 08125 72446 96640 07075 16165 30869 08344 20223 85830 11652 84248 58240 18720 83640 74865 63798 26432 11368 91553 98930 40390 63732 07578 52004 83379 91665 87295 27594 70342 33614 00445 56766 74846 32119 67664 51801 34739 44392 32414 80290 43295 50949 32938 59188 82226 64963 12065 07486 96473 17151 41690 05059 80565 72757 89563 68610 87113 78719 74762 26213 13426 23716 54025 70952 73308 30338 98371 80443 39662 15506 33308 53719 47268 57523 71539 98084 43052 68615 92226 35372 86296 82533 08533 12606 77475 19780 50069 42332 94775 84463 97795 86712 89454 36026 27730 87899 25252 69813 38682 Forscher entwickeln weltweit kleinsten Quantenlichtdetektor auf Siliziumchip – MJRBJC
Forscher der Universität Bristol entwickeln den weltweit kleinsten Quantenlichtdetektor auf einem Siliziumchip

Der ePIC-Silizium-Quantenchip, der zu Testzwecken auf einer Leiterplatte montiert ist und einem Motherboard in einem Personalcomputer ähnelt. Bildnachweis: Universität Bristol

Forschern der Universität Bristol ist ein bedeutender Durchbruch bei der Skalierung der Quantentechnologie gelungen, indem sie den weltweit kleinsten Quantenlichtdetektor auf einem Siliziumchip integriert haben. Der Artikel „A Bi-CMOS Electronic Photonic Integrated Circuit Quantum Light Detector“ wurde in veröffentlicht Wissenschaftler machen Fortschritte.

Ein entscheidender Moment am Beginn des Informationszeitalters war, als es Wissenschaftlern und Ingenieuren in den 1960er Jahren erstmals gelang, Transistoren auf kostengünstigen Mikrochips zu miniaturisieren.

Jetzt haben Wissenschaftler der Universität Bristol erstmals die Integration eines Quantenlichtdetektors – kleiner als ein menschliches Haar – auf einem Siliziumchip demonstriert und uns damit dem Zeitalter der Quantentechnologien mit Licht näher gebracht.

Die Herstellung von Hochleistungselektronik und Photonik in großem Maßstab ist für die Verwirklichung der nächsten Generation fortschrittlicher Informationstechnologien von grundlegender Bedeutung. Zu verstehen, wie Quantentechnologien in bestehenden kommerziellen Einrichtungen geschaffen werden können, ist eine fortlaufende internationale Anstrengung, die von akademischer Forschung und Unternehmen auf der ganzen Welt in Angriff genommen wird.

Die Fähigkeit, leistungsstarke Quantenhardware im großen Maßstab herzustellen, könnte sich für das Quantencomputing als entscheidend erweisen, da für den Bau einer einzigen Maschine eine große Menge an Komponenten erforderlich ist.

Um dieses Ziel zu erreichen, demonstrierten Forscher der Universität Bristol eine Art Quantenlichtdetektor, der auf einem Chip mit einer Schaltung implementiert ist, die 80 Mikrometer mal 220 Mikrometer einnimmt.

Im Wesentlichen bedeutet die geringe Größe, dass der Quantenlichtdetektor schnell sein kann, was für die Ermöglichung der Hochgeschwindigkeits-Quantenkommunikation und den Hochgeschwindigkeitsbetrieb optischer Quantencomputer von entscheidender Bedeutung ist.

Der Einsatz etablierter und kommerziell zugänglicher Herstellungstechniken fördert die Aussichten für eine frühzeitige Integration in andere Technologien wie Sensorik und Kommunikation.

„Diese Art von Detektoren werden Homodyndetektoren genannt und kommen überall in Anwendungen der Quantenoptik vor“, erklärt Professor Jonathan Matthews, Forschungsleiter und Direktor der Quantum Engineering Technology Laboratories.

„Sie funktionieren bei Raumtemperatur und man kann sie für die Quantenkommunikation in unglaublich empfindlichen Sensoren wie hochmodernen Gravitationswellendetektoren verwenden, und es gibt Modelle von Quantencomputern, die diese Detektoren verwenden würden.“

Im Jahr 2021 zeigte das Bristol-Team, wie die Verknüpfung eines photonischen Chips mit einem separaten elektronischen Chip die Geschwindigkeit von Quantenlichtdetektoren erhöhen kann. Mit einem einzigen integrierten elektronisch-photonischen Chip konnte das Team die Geschwindigkeit nun um den Faktor 10 steigern und gleichzeitig den Platzbedarf reduzieren. um den Faktor 50.

Obwohl diese Detektoren schnell und klein sind, sind sie auch empfindlich.

„Der Schlüssel zur Messung von Quantenlicht ist die Empfindlichkeit gegenüber Quantenrauschen“, erklärt Autor Dr. Giacomo Ferranti.

„Die Quantenmechanik ist für einen winzigen und grundlegenden Rauschpegel in allen optischen Systemen verantwortlich. Das Verhalten dieses Rauschens gibt Aufschluss über die Art des Quantenlichts, das sich im System bewegt; es kann die Empfindlichkeit eines optischen Sensors bestimmen und das kann.“ zur mathematischen Rekonstruktion von Quantenzuständen verwendet werden. In unserer Studie war es wichtig zu zeigen, dass die Verkleinerung und Geschwindigkeit des Detektors seine Empfindlichkeit für die Messung von Quantenzuständen nicht beeinträchtigt.

Die Autoren weisen darauf hin, dass noch weitere spannende Forschungsarbeiten zur Integration anderer bahnbrechender Quantentechnologie-Hardware bis hin zur Chip-Größe erforderlich sind. Mit dem neuen Detektor muss die Effizienz verbessert werden und es muss mehr Arbeit geleistet werden, um den Detektor in vielen verschiedenen Anwendungen zu testen.

Professor Matthews fügte hinzu: „Wir haben den Detektor mit einer kommerziell erhältlichen Gießerei gebaut, um seine Anwendungen zugänglicher zu machen.“ Obwohl wir von den Auswirkungen einer Reihe von Quantentechnologien unglaublich begeistert sind, ist es wichtig, dass wir uns als Gemeinschaft weiterhin mit dem Problem befassen. Herausforderung der skalierbaren Fertigung der Quantentechnologie.

„Ohne den Nachweis einer wirklich skalierbaren Herstellung von Quantenhardware werden die Auswirkungen und Vorteile der Quantentechnologie verzögert und begrenzt sein.“

Mehr Informationen:
Joel Tasker et al., Ein elektronisch-photonischer Bi-CMOS-Quantenlichtdetektor mit integrierter Schaltung, Wissenschaftler machen Fortschritte (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk6890. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk6890

Bereitgestellt von der University of Bristol

Zitat: Forscher entwickeln den weltweit kleinsten Quantenlichtdetektor auf einem Siliziumchip (17. Mai 2024), abgerufen am 18. Mai 2024 von https://phys.org/news/2024-05-world-smallest-quantum-detector -silicon.html

Dieses Dokument unterliegt dem Urheberrecht. Mit Ausnahme der fairen Nutzung für private Studien- oder Forschungszwecke darf kein Teil ohne schriftliche Genehmigung reproduziert werden. Der Inhalt dient lediglich der Information.

By rb8jg

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Failed to fetch data from the URL.