Nueva tecnología defotodetector cuántico
El chip de silicio más pequeño del mundofotodetector
Recientemente, un equipo de investigación en el Reino Unido ha hecho un avance importante en la miniaturización de la tecnología cuántica, integraron con éxito el fotodetector cuántico más pequeño del mundo en un chip de silicio. El trabajo, titulado "Un detector de luz cuántica de circuito integrado fotónico electrónico de Bi-CMOS", se publica en Science Advances. En la década de 1960, los científicos e ingenieros primero los transistores miniaturizados en microchips baratos, una innovación que introdujo la era de la información. Ahora, los científicos han demostrado por primera vez la integración de fotodetectores cuánticos más delgados que un cabello humano en un chip de silicio, llevándonos un paso más cerca de una era de tecnología cuántica que usa la luz. Para realizar la próxima generación de tecnología de información avanzada, la fabricación a gran escala de equipos electrónicos y fotónicos de alto rendimiento es la base. La fabricación de tecnología cuántica en las instalaciones comerciales existentes es un desafío continuo para la investigación universitaria y las empresas de todo el mundo. Poder fabricar hardware cuántico de alto rendimiento a gran escala es crucial para la computación cuántica, porque incluso construir una computadora cuántica requiere una gran cantidad de componentes.
Los investigadores en el Reino Unido han demostrado un fotodetector cuántico con un área de circuito integrado de solo 80 micras por 220 micras. Tal tamaño pequeño permite que los fotodetectores cuánticos sean muy rápidos, lo cual es esencial para desbloquear la alta velocidadcomunicación cuánticay habilitar la operación de alta velocidad de computadoras cuánticas ópticas. El uso de técnicas de fabricación establecidas y disponibles comercialmente facilita la aplicación temprana a otras áreas tecnológicas, como la detección y las comunicaciones. Dichos detectores se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones en óptica cuántica, pueden funcionar a temperatura ambiente y son adecuados para comunicaciones cuánticas, sensores extremadamente sensibles, como detectores de ondas gravitacionales de última generación, y en el diseño de ciertas computadoras cuánticas.
Aunque estos detectores son rápidos y pequeños, también son muy sensibles. La clave para medir la luz cuántica es la sensibilidad al ruido cuántico. La mecánica cuántica produce pequeños niveles básicos de ruido en todos los sistemas ópticos. El comportamiento de este ruido revela información sobre el tipo de luz cuántica transmitida en el sistema, puede determinar la sensibilidad del sensor óptico y puede usarse para reconstruir matemáticamente el estado cuántico. El estudio mostró que hacer que el detector óptico sea más pequeño y más rápido no obstaculizó su sensibilidad a la medición de estados cuánticos. En el futuro, los investigadores planean integrar otro hardware de tecnología cuántica disruptiva a la escala de chips, mejorar aún más la eficiencia de los nuevosdetector ópticoy probarlo en una variedad de aplicaciones diferentes. Para hacer que el detector esté más ampliamente disponible, el equipo de investigación lo fabricó utilizando fuentes disponibles comercialmente. Sin embargo, el equipo enfatiza que es fundamental continuar abordando los desafíos de la fabricación escalable con la tecnología cuántica. Sin demostrar la fabricación de hardware cuántico verdaderamente escalable, el impacto y los beneficios de la tecnología cuántica se retrasarán y limitarán. Este avance marca un paso importante para lograr aplicaciones a gran escala detecnología cuánticay el futuro de la computación cuántica y la comunicación cuántica está lleno de infinitas posibilidades.
Figura 2: Diagrama esquemático del principio del dispositivo.
Tiempo de publicación: Dic-03-2024