在硅芯片上集成量子光探測(cè)器

英國(guó)布里斯托大學(xué)的研究人員在擴(kuò)展量子技術(shù)方面取得了重要突破。他們將世界上的量子光探測(cè)器集成到硅芯片上。相關(guān)研究發(fā)表在17日出版的《科學(xué)進(jìn)步》雜志上。

規(guī)模化制造高性能電子和光子學(xué)硬件是實(shí)現(xiàn)下一代先進(jìn)信息技術(shù)的基礎(chǔ)。然而，如果沒(méi)有真正可擴(kuò)展的量子技術(shù)硬件制造工藝，量子技術(shù)帶來(lái)的益處將無(wú)法得到完全呈現(xiàn)。

由于構(gòu)建單臺(tái)機(jī)器可能需要大量組件，因此能夠大規(guī)模制造高性能量子硬件對(duì)于量子計(jì)算來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，研究人員展示了一種量子光探測(cè)器。它是在一塊電路面積為80微米乘220微米的芯片上實(shí)現(xiàn)的。

至關(guān)重要的是，小尺寸意味著量子光探測(cè)器可以更快，這是解鎖高速量子通信和實(shí)現(xiàn)光量子計(jì)算機(jī)高速運(yùn)行的關(guān)鍵。

研究人員解釋說(shuō)，這種類型的探測(cè)器被稱為零差探測(cè)器。它們能在室溫下工作，可用于量子通信、極其靈敏的傳感器(比如最先進(jìn)的引力波探測(cè)器)，以及一些量子計(jì)算機(jī)中。

2021年，該團(tuán)隊(duì)展示了如何將光子芯片與單獨(dú)的電子芯片連接起來(lái)，以提高量子光探測(cè)器的速度。現(xiàn)在，他們使用單一的電子-光子集成芯片，將速度提高了10倍，同時(shí)將面積減少到原來(lái)的五十分之一。

這些探測(cè)器速度快、體積小，同時(shí)沒(méi)有喪失對(duì)量子噪聲的靈敏度，依然能非常精確地測(cè)量量子。

研究人員說(shuō)，下一步，將提高新探測(cè)器的效率，并在許多不同的應(yīng)用中進(jìn)行測(cè)試。

審核編輯 黃宇