Наука Advances: сотворен самый небольшой в мире квантовый сенсор света на чипе
Ученые Бристольского универа сделали самый небольшой в мире квантовый сенсор света на кремниевом чипе. Это достижение приближает эру оптических квантовых технологий, что может значительно воздействовать на развитие скоростной квантовой связи и квантовых компов. Статья размещена в журнальчике Наука Advances.
Для собственной разработки физики использовали коммерчески доступные технологии, в том числе металлооксидные полупроводники(CMOS) и гомодинные сенсоры, которые работают при комнатной температуре и употребляются в приложениях квантовой оптики. Команда смогла претворить в жизнь эти сенсоры на чипе с электрической схемой размером 80 на 220 микрометров.
Понятно, что гомодинные сенсоры могут определять слабенькие световые сигналы прямо до однофотонного уровня, интерферируя свет при помощи гетеродина — оптического квантового генератора. Но сами по для себя они не способны обнаруживать сигнатуры квантового шума, потому требуется разработка спец усиливающей электроники для реализации гомодинных сенсоров, подходящих для квантовых приложений.
Итоги проявили, что скоростные свойства нового сенсора возросли в 10 раз, тогда как занимаемая площадь уменьшилась в 50 раз по сопоставлению с прошлыми моделями. Устройство показало высшую чуткость к квантовому шуму, что значимо для измерения квантовых состояний и разработки оптических квантовых компов.
Квантовый шум представляет собой флуктуации состояния материи из-за принципа неопределенности Гейзенберга. 1-й из форм квантового шума является дробовый шум, связанный со статистикой счета фотонов. Обнаружение сигнатур этого шума значимо для измерения оптического сигнала, и, новый чип способен продуктивно это делать благодаря наличию усиливающего электрического часть.
Ученые отмечают, что но данное достижение открывает новые перспективы, предстоит еще немало работы по интеграции других квантовых технологий и увеличению их эффективности. К примеру, гомодинные сенсоры с больше высочайшей квантовой эффективностью могут быть получены за счет оптимизации конструкции фотонных компонент и включения электрических компонент с большей эффективностью, которые уже были раздельно продемонстрированы в традиционных приложениях.