Ný tækni afskammtafræðilegur ljósnemi
Minnsti kísilflögukvantinn í heimiljósnemi
Nýlega hefur rannsóknarteymi í Bretlandi gert mikilvægan bylting í smækkun skammtatækni og þeim tókst að samþætta minnsta skammtaljósnema heims í kísilflís. Verkið, sem ber titilinn „A Bi-CMOS electronic integrated circuit quantum light detector“, er birt í Science Advances. Á sjöunda áratugnum smækkuðu vísindamenn og verkfræðingar fyrst smára á ódýrar örflögur, nýjung sem markaði upphaf upplýsingaaldarinnar. Nú hafa vísindamenn í fyrsta skipti sýnt fram á samþættingu skammtaljósnema, sem eru þynnri en mannshár, á kísilflís, sem færir okkur skrefi nær tímum skammtatækni sem notar ljós. Til að hrinda í framkvæmd næstu kynslóðar háþróaðrar upplýsingatækni er stórfelld framleiðsla á afkastamiklum rafeinda- og ljósfræðilegum búnaði grunnurinn. Framleiðsla skammtatækni í núverandi atvinnuhúsnæði er áframhaldandi áskorun fyrir háskólarannsóknir og fyrirtæki um allan heim. Að geta framleitt afkastamikla skammtavélbúnað í stórum stíl er lykilatriði fyrir skammtatölvur, því jafnvel smíði skammtatölvu krefst mikils fjölda íhluta.
Rannsakendur í Bretlandi hafa sýnt fram á skammtafræðilegan ljósnema með samþættum hringrásarflatarmáli sem er aðeins 80 míkron sinnum 220 míkron. Slík lítil stærð gerir skammtafræðilegum ljósnemum kleift að vera mjög hraðvirkir, sem er nauðsynlegt til að opna fyrir háhraða...skammtafræðileg samskiptiog gerir kleift að nota sjón-kvantumtölvur á miklum hraða. Notkun viðurkenndra og viðskiptalega fáanlegra framleiðsluaðferða auðveldar snemmbúna notkun á öðrum tæknisviðum eins og skynjun og fjarskipti. Slíkir skynjarar eru notaðir í fjölbreyttum tilgangi í skammtafræði, geta starfað við stofuhita og henta fyrir skammtasamskipti, afar viðkvæma skynjara eins og nýjustu þyngdarbylgjumeina og í hönnun ákveðinna skammtatölva.
Þó að þessir skynjarar séu hraðir og smáir eru þeir einnig mjög næmir. Lykillinn að því að mæla skammtafræðilegt ljós er næmi fyrir skammtafræðilegu hávaða. Skammtafræði framleiðir örsmá, grunn hávaðastig í öllum sjónkerfum. Hegðun þessa hávaða leiðir í ljós upplýsingar um gerð skammtafræðilegs ljóss sem sent er í kerfið, getur ákvarðað næmi sjónnemans og er hægt að nota hann til að endurskapa skammtafræðilegt ástand stærðfræðilega. Rannsóknin sýndi að það að gera sjónnemann minni og hraðari hafði ekki áhrif á næmi hans fyrir mælingum á skammtafræðilegum ástandum. Í framtíðinni hyggjast vísindamennirnir samþætta annan byltingarkenndan skammtafræðilegan vélbúnað við örgjörvastærðina, til að bæta enn frekar skilvirkni nýja ...ljósnemiog prófa það í fjölbreyttum forritum. Til að gera skynjarann aðgengilegri framleiddi rannsóknarhópurinn hann með því að nota hefðbundna gosbrunnar. Teymið leggur þó áherslu á að það sé mikilvægt að halda áfram að takast á við áskoranirnar sem fylgja stigstærðri framleiðslu með skammtatækni. Án þess að sýna fram á sannarlega stigstærðanlega framleiðslu á skammtavélbúnaði munu áhrif og ávinningur af skammtatækni seinkast og takmarkast. Þessi bylting markar mikilvægt skref í átt að því að ná stórfelldum notkunum á...skammtafræði, og framtíð skammtafræði og skammtafræðisamskipta er full af endalausum möguleikum.
Mynd 2: Skýringarmynd af meginreglu tækisins.
Birtingartími: 3. des. 2024