Nueva tecnología defotodetector cuántico
El chip de silicio cuántico más pequeño del mundofotodetector
Recientemente, un equipo de investigación del Reino Unido ha logrado un importante avance en la miniaturización de la tecnología cuántica: integrar con éxito el fotodetector cuántico más pequeño del mundo en un chip de silicio. El trabajo, titulado «Un detector de luz cuántica mediante un circuito integrado fotónico electrónico Bi-CMOS», se publicó en Science Advances. En la década de 1960, científicos e ingenieros miniaturizaron por primera vez transistores en microchips económicos, una innovación que marcó el inicio de la era de la información. Ahora, por primera vez, se ha demostrado la integración de fotodetectores cuánticos más delgados que un cabello humano en un chip de silicio, lo que nos acerca un paso más a la era de la tecnología cuántica basada en la luz. Para materializar la próxima generación de tecnología de la información avanzada, es fundamental la fabricación a gran escala de equipos electrónicos y fotónicos de alto rendimiento. La fabricación de tecnología cuántica en instalaciones comerciales existentes representa un desafío constante para la investigación universitaria y las empresas de todo el mundo. La capacidad de fabricar hardware cuántico de alto rendimiento a gran escala es crucial para la computación cuántica, ya que incluso la construcción de una computadora cuántica requiere una gran cantidad de componentes.
Investigadores del Reino Unido han demostrado un fotodetector cuántico con un área de circuito integrado de tan solo 80 por 220 micras. Este tamaño tan reducido permite que los fotodetectores cuánticos sean extremadamente rápidos, lo cual es esencial para lograr una alta velocidad.comunicación cuánticay permiten el funcionamiento a alta velocidad de las computadoras cuánticas ópticas. El uso de técnicas de fabricación establecidas y disponibles comercialmente facilita su pronta aplicación a otras áreas tecnológicas, como la detección y las comunicaciones. Estos detectores se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones en óptica cuántica, pueden funcionar a temperatura ambiente y son idóneos para las comunicaciones cuánticas, sensores de extrema sensibilidad, como los detectores de ondas gravitacionales de última generación, y para el diseño de ciertas computadoras cuánticas.
Aunque estos detectores son rápidos y pequeños, también son muy sensibles. La clave para medir la luz cuántica reside en la sensibilidad al ruido cuántico. La mecánica cuántica produce niveles mínimos de ruido en todos los sistemas ópticos. El comportamiento de este ruido revela información sobre el tipo de luz cuántica transmitida en el sistema, permite determinar la sensibilidad del sensor óptico y puede utilizarse para reconstruir matemáticamente el estado cuántico. El estudio demostró que reducir el tamaño y aumentar la velocidad del detector óptico no afectó negativamente su sensibilidad para medir estados cuánticos. En el futuro, los investigadores planean integrar otros componentes de tecnología cuántica disruptiva a escala de chip para mejorar aún más la eficiencia del nuevo sistema.detector ópticoy probarlo en diversas aplicaciones. Para que el detector esté más disponible, el equipo de investigación lo fabricó utilizando generadores de fotones comerciales. Sin embargo, el equipo recalca la importancia de seguir abordando los desafíos de la fabricación a gran escala con tecnología cuántica. Sin demostrar una fabricación de hardware cuántico verdaderamente escalable, el impacto y los beneficios de la tecnología cuántica se verán retrasados y limitados. Este avance supone un paso importante hacia la consecución de aplicaciones a gran escala de la tecnología cuántica.tecnología cuánticaY el futuro de la computación cuántica y la comunicación cuántica está lleno de infinitas posibilidades.
Figura 2: Diagrama esquemático del principio del dispositivo.
Fecha de publicación: 3 de diciembre de 2024