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: 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 Bi-CMOS», se publicó en Science Advances. En la década de 1960, científicos e ingenieros miniaturizaron transistores en microchips económicos, una innovación que marcó el comienzo de la era de la información. Ahora, por primera vez, los científicos han demostrado la integración de fotodetectores cuánticos más delgados que un cabello humano en un chip de silicio, acercándonos un paso más a una era de tecnología cuántica que utiliza la luz. Para desarrollar la próxima generación de tecnología de la información avanzada, la fabricación a gran escala de equipos electrónicos y fotónicos de alto rendimiento es fundamental. Fabricar 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 micras por 220 micras. Un tamaño tan pequeño permite que los fotodetectores cuánticos sean muy rápidos, lo cual es esencial para desbloquear la tecnología de alta velocidad.comunicación cuánticay posibilitando el funcionamiento a alta velocidad de ordenadores cuánticos ópticos. El uso de técnicas de fabricación consolidadas 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 adecuados para comunicaciones cuánticas, sensores extremadamente sensibles como los detectores de ondas gravitacionales de última generación y para el diseño de ciertos ordenadores cuánticos.
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 de ruido diminutos y básicos 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 utilizarse para reconstruir matemáticamente el estado cuántico. El estudio demostró que reducir el tamaño y aumentar la velocidad del detector óptico no afectó negativamente a su sensibilidad para medir estados cuánticos. En el futuro, los investigadores planean integrar otros componentes de hardware de tecnología cuántica disruptiva a escala de chip, mejorando aún más la eficiencia del nuevo sistema.detector ópticoy probarlo en una variedad de aplicaciones diferentes. Para que el detector esté más ampliamente disponible, el equipo de investigación lo fabricó utilizando generadores de fuente disponibles comercialmente. Sin embargo, el equipo enfatiza que es fundamental seguir abordando los desafíos de la fabricación escalable con tecnología cuántica. Sin demostrar una 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 hacia el logro de 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 de funcionamiento del dispositivo.
Fecha de publicación: 3 de diciembre de 2024