محققان توانسته اند کوچک ترین آشکارساز نور کوانتومی جهان را بر روی یک تراشه سیلیکونی توسعه دهند که از پهنای موی انسان نازک تر است و می تواند به توسعه فناوری کوانتومی کمک کند.
به گزارش خبرگزاری علم و فناوری EDHA به نقل از اینترستینگ اینجینرینگ، محققان در دانشگاه بریستول انگلستان توانسته اند کوچک ترین آشکارساز نور کوانتومی جهان را بر روی یک تراشه سیلیکونی توسعه دهند. این آشکارساز کوچک که از پهنای موی انسان نازک تر است، می تواند به افزایش و توسعه فناوری کوانتومی کمک کند.
در دهه 1960، پس از اینکه دانشمندان ترانزیستور های بزرگ را به ریزتراشه های کوچکی تبدیل کردند که با هزینه کمتری ساخته می شدند، حوزه الکترونیک جهش بزرگی را تجربه کرد. از آنجایی که تشخیص سیگنال نور یا بیت های کوانتومی به حداقل رسیده است، اکنون می توان سرنوشت مشابهی را برای کامپیوتر های کوانتومی انتظار داشت.
طرح های فعلی رایانه های کوانتومی برای ماشین های عظیمی هستند که اتاق ها را اشغال می کنند و برای کار کردن به دمای انجماد نیاز دارند. اگر مانند همتای دودویی اش، یک کامپیوتر کوانتومی باید در مقیاس بزرگی مستقر شود، خود دستگاه باید از نظر اندازه کوچک تر شود و راحت تر قابل روشن کردن و عمل کردن باشد.
تیم تحقیقاتی به سرپرستی جاناتان متیوز، استاد دانشگاه و مدیر آزمایشگاه های فناوری مهندسی کوانتومی، نخستین گام را برای کوچک سازی کامپیوتر کوانتومی برداشته اند.
آشکارساز های «هوموداین» چگونه عمل می کنند؟
این تیم تحقیقاتی نخستین کار خود را در سال 2021 نشان دادند که یک تراشه فوتونیک را با یک تراشه الکترونیکی مرتبط کرد و سرعت تشخیص نور کوانتومی را افزایش داد. سه سال بعد، آنها این دو جزء را روی یک تراشه ادغام کردند وسرعت تشخیص را به ضریب 10 و ابعاد فیزیکی را به ضریب 50 کاهش دادند.
آشکارساز نور کوانتومی ادغام شده در تراشه و مدار آن 80 میکرومتر در 220 میکرومتر است. برای مقایسه، متوسط ضخامت مو های انسان 50 میکرومتر است.
متیوز در بیانیه مطبوعاتی افزود که این آشکارساز به عنوان آشکارساز هوموداین شناخته می شود و به طور گسترده در اپتیک کوانتومی استفاده می شود، زیرا در دمای اتاق و در حسگر های بسیار حساس مانند آشکارساز های امواج گرانشی کار می کند.
مزیت آشکارساز های کوچکتر تشخیص سریعتر نور کوانتومی است که سرعت ارتباط درون سیستم و در نتیجه سرعت عملیاتی کلی کامپیوتر کوانتومی را بهبود می بخشد.
مراقب نویز تراشه های جدید باشید
امروزه سنسور های کوچکتر و سریعتر در اولویت قرار دارند، اما این موضوع آنها را مستعد نویز می کند. جاکومو فرانتی، مدرس دانشگاه بریستول که در این کار نیز نقش داشته است، می گوید: کلید اندازه گیری نور کوانتومی حساسیت به نویز کوانتومی است.
مکانیک کوانتومی مسیولیت سطح بنیادی و کوچکی از نویز در تمامی سیستم های نوری را دارد. رفتار این نویز اطلاعاتی را در مورد نوع نور کوانتومی در حال حرکت در سیستم نشان می دهد که می تواند تعیین کند که حسگر نوری چقدر می تواند حساس باشد و می تواند برای بازسازی ریاضی حالت های کوانتومی استفاده شود.
محققان در کار خود، مشتاق بودند نشان دهند که کوچک شدن اندازه آشکارساز بر حساسیت آن برای اندازه گیری حالات کوانتومی تاثیری نمی گذارد، که در انجام آن موفق شدند. یکی دیگر از نکات برجسته این تحقیق، توسعه تراشه با استفاده از یک ریخته گری تجاری موجود بود که عرضه آن را در مقیاس بزرگ تر آسان تر می کرد.
متیوز اظهار داشت: در حالی که ما به شدت از پیامد های طیف وسیعی از فناوری کوانتومی هیجان زده هستیم، بسیار مهم است که به عنوان یک جامعه همچنان با چالش ساخت مقیاس پذیر فناوری کوانتومی مقابله کنیم. بدون نمایش ساخت مقیاس پذیر سخت افزار کوانتومی، تاثیر و مزایای فناوری کوانتومی به تعویق افتاده و محدود خواهد شد.
آیا شما به دنبال کسب اطلاعات بیشتر در مورد "ساخت کوچکترین آشکارساز نور به نازکی موی انسان/ رایانه های کوانتومی کوچک تر می شوند" هستید؟ با کلیک بر روی استان ها، اگر به دنبال مطالب جالب و آموزنده هستید، ممکن است در این موضوع، مطالب مفید دیگری هم وجود داشته باشد. برای کشف آن ها، به دنبال دسته بندی های مرتبط بگردید. همچنین، ممکن است در این دسته بندی، سریال ها، فیلم ها، کتاب ها و مقالات مفیدی نیز برای شما قرار داشته باشند. بنابراین، همین حالا برای کشف دنیای جذاب و گسترده ی محتواهای مرتبط با "ساخت کوچکترین آشکارساز نور به نازکی موی انسان/ رایانه های کوانتومی کوچک تر می شوند"، کلیک کنید.