量子光検出器の新技術

の新技術量子光検出器

世界最小のシリコンチップ量子光検出器

最近、英国の研究チームは量子技術の小型化において重要な進歩を遂げ、世界最小の量子光検出器をシリコンチップに統合することに成功しました。この研究は「Bi-CMOS 電子光集積回路量子光検出器」と題され、Science Advances に掲載されました。 1960 年代、科学者や技術者は初めてトランジスタを安価なマイクロチップ上に小型化しました。これは情報時代の到来を告げる革新でした。今回、科学者たちは人間の髪の毛よりも薄い量子光検出器をシリコンチップ上に統合することを初めて実証し、光を使用する量子技術の時代にまた一歩近づいた。次世代の高度情報技術を実現するには、高性能電子・光機器の大規模製造が基盤となります。既存の商業施設で量子技術を製造することは、世界中の大学研究や企業にとって継続的な課題です。量子コンピューターを構築するだけでも多数のコンポーネントが必要となるため、高性能の量子ハードウェアを大規模に製造できることは、量子コンピューティングにとって非常に重要です。

英国の研究者らは、わずか80ミクロン×220ミクロンの集積回路面積を備えた量子光検出器を実証した。このような小さなサイズにより、量子光検出器は非常に高速になるため、高速通信のロックを解除するために不可欠です。量子通信光量子コンピュータの高速動作を可能にします。確立された市販の製造技術を使用すると、センシングや通信などの他の技術分野への早期適用が容易になります。このような検出器は、量子光学の幅広い用途で使用され、室温で動作でき、量子通信、最先端の重力波検出器などの非常に高感度なセンサー、および特定の量子の設計に適しています。コンピューター。

これらの検出器は高速かつ小型ですが、非常に感度も高いです。量子光を測定する鍵となるのは、量子ノイズに対する感度です。量子力学により、すべての光学システムで小さな基本レベルのノイズが生成されます。このノイズの挙動は、システム内を伝送される量子光の種類に関する情報を明らかにし、光センサーの感度を決定し、量子状態を数学的に再構築するために使用できます。この研究では、光検出器をより小型かつ高速にしても、量子状態の測定に対する感度が妨げられないことが示されました。将来的には、研究者らは他の破壊的な量子技術ハードウェアをチップスケールに統合し、新しいハードウェアの効率をさらに向上させることを計画しています。光検出器、さまざまなアプリケーションでテストしてください。この検出器をより広く利用できるようにするために、研究チームは市販の噴霧器を使用して検出器を製造しました。ただし、チームは、量子技術を使用してスケーラブルな製造の課題に継続的に対処することが重要であると強調しています。真にスケーラブルな量子ハードウェア製造を実証しなければ、量子テクノロジーの影響と利点は遅れ、限定的になってしまいます。この画期的な進歩は、大規模なアプリケーションの実現に向けた重要な一歩を示しています。量子技術、量子コンピューティングと量子通信の未来は無限の可能性に満ちています。

図 2: デバイス原理の概略図。