تكنولوجيا جديدة للكتلة الضوئية الكمومية

التكنولوجيا الجديدة منكمية كمية كامن

أصغر رقاقة سيليكون في العالمالكاشف الضوئي

في الآونة الأخيرة ، حقق فريق أبحاث في المملكة المتحدة اختراقًا مهمًا في تصغير التكنولوجيا الكمومية ، فقد نجح في دمج أصغر كاشف كميات في العالم في شريحة السيليكون. تم نشر العمل ، الذي يحمل عنوان "A Bi-CMOS Electronic Photonic Circuit Circuit Complict" ، في Science Advances. في الستينيات من القرن الماضي ، قام العلماء والمهندسون أولاً بتصغير الترانزستورات المصغرة على الرقائق الدقيقة الرخيصة ، وهو ابتكار بدأ في عصر المعلومات. الآن ، أظهر العلماء لأول مرة دمج أجهزة الكشف الضوئية الكمومية الأرق من الشعر البشري على شريحة السيليكون ، مما يجعلنا أقرب إلى عصر تقنية الكم التي تستخدم الضوء. لتحقيق الجيل القادم من تكنولوجيا المعلومات المتقدمة ، فإن التصنيع على نطاق واسع للمعدات الإلكترونية والضوء عالية الأداء هو الأساس. تعتبر تصنيع تكنولوجيا الكم في المرافق التجارية الحالية تحديًا مستمرًا للبحوث الجامعية والشركات في جميع أنحاء العالم. يعد القدرة على تصنيع الأجهزة الكمومية عالية الأداء على نطاق واسع أمرًا بالغ الأهمية للحوسبة الكمومية ، لأنه حتى بناء كمبيوتر الكم يتطلب عددًا كبيرًا من المكونات.

أظهر الباحثون في المملكة المتحدة كاشف ضوئي الكم مع مساحة دائرة متكاملة تبلغ 80 ميكرون فقط بمقدار 220 ميكرون. يسمح هذا الحجم الصغير أن تكون أجهزة الكشف عن كمية كمية سريعة للغاية ، وهو أمر ضروري لإلغاء قفل السرعة العاليةالتواصل الكموميوتمكين التشغيل عالي السرعة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية البصرية. إن استخدام تقنيات التصنيع المعمول بها ومتاحة تجاريًا يسهل التطبيق المبكر إلى مجالات التكنولوجيا الأخرى مثل الاستشعار والاتصالات. يتم استخدام مثل هذه الكشفات في مجموعة واسعة من التطبيقات في البصريات الكمومية ، ويمكن أن تعمل في درجة حرارة الغرفة ، وهي مناسبة للاتصالات الكمومية ، وأجهزة استشعار حساسة للغاية مثل كاشفات الموجات الجاذبية الحديثة ، وفي تصميم أجهزة كمبيوتر الكم.

على الرغم من أن هذه الكاشفات سريعة وصغيرة ، إلا أنها حساسة للغاية. مفتاح قياس الضوء الكمومي هو حساسية الضوضاء الكمومية. تنتج ميكانيكا الكم مستويات صغيرة من الضوضاء في جميع الأنظمة البصرية. يكشف سلوك هذا الضوضاء عن معلومات حول نوع الضوء الكمومي المنقول في النظام ، ويمكن أن يحدد حساسية المستشعر البصري ، ويمكن استخدامه لإعادة بناء حالة الكم. أظهرت الدراسة أن جعل الكاشف البصري أصغر وأسرع لم يعيق حساسيته لقياس حالات الكم. في المستقبل ، يخطط الباحثون لدمج أجهزة التكنولوجيا الكمومية المدمرة الأخرى على مقياس الرقائق ، مما يزيد من تحسين كفاءة الجديدكاشف بصريواختباره في مجموعة متنوعة من التطبيقات المختلفة. لجعل الكاشف متاحًا على نطاق أوسع ، قام فريق البحث بتصنيعه باستخدام النافورات المتاحة تجاريًا. ومع ذلك ، يشدد الفريق على أنه من الأهمية بمكان مواصلة مواجهة تحديات التصنيع القابل للتطوير باستخدام تكنولوجيا الكم. دون إظهار تصنيع الأجهزة الكمومية القابلة للتطوير حقًا ، سيتم تأخير تأثير وفوائد التكنولوجيا الكمومية والمحدودة. يمثل هذا الاختراق خطوة مهمة نحو تحقيق تطبيقات واسعة النطاقالتكنولوجيا الكمومستقبل الحوسبة الكمومية والاتصال الكمومي مليء بالإمكانيات التي لا نهاية لها.

الشكل 2: رسم تخطيطي لمبدأ الجهاز.