Wetenschap
De geïntegreerde detector combineert een silicium fotonische chip met een silicium micro-elektronica chip, wat geavanceerde snelheid oplevert bij het detecteren van kwantumlicht. Krediet:Universiteit van Bristol
Bristol-onderzoekers hebben een klein apparaatje ontwikkeld dat de weg vrijmaakt voor kwantumcomputers en kwantumcommunicatie met hogere prestaties. waardoor ze aanzienlijk sneller zijn dan de huidige stand van de techniek.
Onderzoekers van de Quantum Engineering Technology Labs (QET Labs) van de University of Bristol en de Université Côte d'Azur hebben een nieuwe geminiaturiseerde lichtdetector gemaakt om kwantumkenmerken van licht gedetailleerder dan ooit tevoren te meten. Het apparaat, gemaakt van twee siliciumchips die samenwerken, werd gebruikt om de unieke eigenschappen van "geperst" kwantumlicht met recordhoge snelheden te meten.
Het benutten van unieke eigenschappen van de kwantumfysica belooft nieuwe routes om beter te presteren dan de huidige state-of-the-art in computing, communicatie en meten. Siliciumfotonica - waarbij licht wordt gebruikt als de drager van informatie in siliciummicrochips - is een opwindende weg naar deze technologieën van de volgende generatie.
"Squeezed light is een kwantumeffect dat erg nuttig is. Het kan worden gebruikt in kwantumcommunicatie en kwantumcomputers en is al gebruikt door de LIGO- en Virgo-zwaartekrachtgolfobservatoria om hun gevoeligheid te verbeteren, helpen bij het detecteren van exotische astronomische gebeurtenissen zoals het samensmelten van zwarte gaten. Dus, het verbeteren van de manieren waarop we het kunnen meten, kan een grote impact hebben, " zei Joel Tasker, co-hoofdauteur.
Het meten van samengedrukt licht vereist detectoren die zijn ontworpen voor ultralage elektronische ruis, om de zwakke kwantumkenmerken van licht te detecteren. Maar dergelijke detectoren zijn tot nu toe beperkt in de snelheid van signalen die kunnen worden gemeten - ongeveer duizend miljoen cycli per seconde.
"Dit heeft een directe impact op de verwerkingssnelheid van opkomende informatietechnologieën zoals optische computers en communicatie met zeer lage lichtniveaus. Hoe hoger de bandbreedte van uw detector, hoe sneller u berekeningen kunt uitvoeren en informatie kunt verzenden, ", zegt co-hoofdauteur Jonathan Frazer.
De geïntegreerde detector is tot nu toe een orde van grootte sneller geklokt dan de vorige stand van de techniek, en het team werkt aan het verfijnen van de technologie om nog sneller te gaan.
De voetafdruk van de detector is minder dan een vierkante millimeter - dit kleine formaat maakt de hoge snelheidsprestaties van de detector mogelijk. De detector is opgebouwd uit silicium micro-elektronica en een silicium fotonica chip.
Rond de wereld, onderzoekers hebben onderzocht hoe kwantumfotonica op een chip kan worden geïntegreerd om schaalbare fabricage te demonstreren.
"Veel van de focus lag op het kwantumgedeelte, maar nu zijn we begonnen met het integreren van de interface tussen kwantumfotonica en elektrische uitlezing. Dit is nodig om de hele kwantumarchitectuur efficiënt te laten werken. Voor homodyne detectie, de benadering op chipschaal resulteert in een apparaat met een kleine voetafdruk voor massaproductie, en belangrijker nog, het zorgt voor een boost in prestaties, " zei professor Jonathan Matthews, die het project heeft geleid.
"Siliconenfotonica gekoppeld aan geïntegreerde elektronica voor 9 GHz-meting van geperst licht" door Joel Tasker, Jonathan Frazer, Giacomo Ferranti, Euan Allen, Léandre Brunel, Sébastien Tanzilli, Virginia D'Auria en Jonathan Matthews wordt vandaag gepubliceerd in Natuurfotonica .
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com