Bởi ĐẠI HỌC BRISTOL NGÀY 9 THÁNG 11 NĂM 2020

Máy dò tích hợp kết hợp một chip quang tử silicon với một chip điện tử vi mô silicon, mang lại tốc độ phát hiện ánh sáng lượng tử tiên tiến. Nghiên cứu máy móc - thiết bị tại Đại học Bristol

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một thiết bị nhỏ bé, mở đường cho máy tính lượng tử hiệu suất cao hơn và truyền thông lượng tử. Khiến chúng nhanh hơn đáng kể so với công nghệ tiên tiến hiện nay.

Các nhà nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm Công nghệ Kỹ thuật Lượng tử của Đại học Bristol (QET Labs) và Đại học Côte d'Azur. Đã chế tạo một máy dò ánh sáng thu nhỏ mới để đo các đặc điểm lượng tử của ánh sáng chi tiết hơn bao giờ hết. Thiết bị, được làm từ hai con chip silicon hoạt động cùng nhau, được sử dụng để đo các đặc tính độc đáo của ánh sáng lượng tử "bị ép" ở tốc độ cao kỷ lục.

Việc khai thác các đặc tính độc đáo của vật lý lượng tử hứa hẹn những lộ trình mới, sẽ vượt trội hơn so với những hiện đại trong tính toán, truyền thông và đo lường. Quang tử silicon - nơi ánh sáng được sử dụng làm chất mang thông tin trong các vi chip silicon - là một con đường thú vị. Hướng tới các công nghệ thế hệ tiếp theo này.

Ánh sáng ép là một hiệu ứng lượng tử rất hữu ích. Nó có thể được sử dụng trong truyền thông lượng tử và máy tính lượng tử. Và được các đài quan sát sóng hấp dẫn LIGO và Virgo sử dụng để cải thiện độ nhạy của chúng, giúp phát hiện các sự kiện thiên văn kỳ lạ như sự hợp nhất lỗ đen . Vì vậy, cải thiện đúng cách chúng ta có thể đo lường nó tốt hơn, ”Joel Tasker, đồng tác giả cho biết.

Việc đo ánh sáng bị ép yêu cầu các máy dò được thiết kế để tạo ra tiếng ồn điện tử cực thấp. Để phát hiện các đặc điểm lượng tử yếu của ánh sáng. Nhưng các máy dò như vậy cho đến nay vẫn bị giới hạn về tốc độ của tín hiệu có thể đo được - khoảng một nghìn triệu chu kỳ mỗi giây.

“Điều này có ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ xử lý của các công nghệ thông tin mới nổi. Như máy tính quang học và truyền thông với mức độ ánh sáng rất thấp. Đồng tác giả Jonathan Frazer cho biết, băng thông của máy dò của bạn càng cao, bạn có thể thực hiện các phép tính và truyền thông tin nhanh hơn.

Máy dò tích hợp cho đến nay đã được tăng tốc độ nhanh hơn mức độ hiện đại trước đây. Hiện nay, nhóm đang làm việc để tinh chỉnh công nghệ để đi nhanh hơn nữa.

Dấu chân của máy dò nhỏ hơn một milimét vuông - kích thước nhỏ này cho phép hoạt động tốc độ cao của máy dò. Máy dò được chế tạo từ vi điện tử silicon và chip quang tử silicon.

Trên khắp thế giới, các nhà nghiên cứu đã và đang khám phá cách tích hợp quang tử lượng tử vào một con chip. Để chứng minh khả năng sản xuất có thể mở rộng.

Sự hỗ trợ của công việc này bao gồm từ Hội đồng Nghiên cứu Châu Âu của Matthews bắt đầu tài trợ ERC-2018-STG 803665 “Quang tử cho phép đo lượng tử nâng cao được thiết kế”, nhằm mục đích nâng cao khả năng cảm biến lượng tử trên chip. Hội đồng Nghiên cứu Khoa học Vật lý và Kỹ thuật đã tài trợ cho học sinh của các tác giả chính Joel Tasker và Jonathan Frazer. Tất cả các nguồn tài trợ được nêu ra đầy đủ trong bài báo.

Phòng thí nghiệm Công nghệ Kỹ thuật Lượng tử (QET Labs) tại Đại học Bristol được thành lập vào tháng 4 năm 2015. Bao gồm hoạt động của hơn 100 học giả, nhân viên và sinh viên. Nó tập hợp lượng tử rộng hơn và hoạt động liên quan tại Bristol để tối đa hóa cơ hội cho những khám phá khoa học mới làm nền tảng cho sự phát triển kỹ thuật và công nghệ.

Trung tâm Đào tạo Tiến sĩ Kỹ thuật Lượng tử do EPSRC tài trợ của Bristol. Đã mang đến trải nghiệm đào tạo và phát triển đặc biệt, cho những người muốn theo đuổi sự nghiệp trong ngành công nghệ lượng tử mới nổi hoặc trong học viện. Nó hỗ trợ sự hiểu biết về các nguyên tắc khoa học cơ bản đúng đắn và ứng dụng thực tế của chúng, vào những thách thức trong thế giới thực.