Araştırmacılar, daha yüksek performanslı kuantum bilgisayarları ve kuantum iletişiminin önünü açan küçük bir cihaz geliştirdiler ve bu da onları şu anki son teknoloji den önemli ölçüde daha hızlı hale getirdi.
Bristol araştırmacıları, daha yüksek performanslı kuantum bilgisayarları ve kuantum iletişiminin önünü açan küçük bir cihaz geliştirdiler ve bu da onları şu anki son teknoloji den önemli ölçüde daha hızlı hale getirdi.
Bristol Üniversitesi‘nin Kuantum Mühendisliği Teknolojisi Laboratuvarları (QET Labs) ve Université Côte d’Azur’dan araştırmacılar, ışığın kuantum özelliklerini her zamankinden daha ayrıntılı olarak ölçmek için minyatürleştirilmiş yeni bir ışık dedektörü yaptılar. Cihaz, birlikte çalışan iki silikon yongaları yapılmış, rekor yüksek hızlarda “sıkıştırılmış” kuantum ışığının benzersiz özelliklerini ölçmek için kullanılmıştır.
Kuantum fiziğinin benzersiz özelliklerinden yararlanmak, bilgisayar, iletişim ve ölçümde son teknoloji ürünü yeniliklerden daha iyi performans lar vaat ediyor. Silikon fotonik – ışık silikon mikro çipler bilgi taşıyıcısı olarak kullanılan – bu yeni nesil teknolojilere yönelik heyecan verici bir cadde.
“Sıkıştırılmış ışık çok yararlı bir kuantum etkisidir. Kuantum iletişiminde ve kuantum bilgisayarlarında kullanılabilir ve ligo ve Başak yerçekimsel dalga gözlemevleri tarafından duyarlılıklarını artırmak için kullanılmıştır, kara delik birleşmeleri gibi egzotik astronomik olayların saptanmasında yardımcı olur. Bu yüzden, bunu ölçme yöntemlerimizi geliştirmek büyük bir etki yaratabiliyor.” dedi.
Sıkıştırılmış ışığın ölçülmesi, ışığın zayıf kuantum özelliklerini tespit etmek için ultra düşük elektronik gürültü için tasarlanmış dedektörler gerektirir. Ama bu tür dedektörler şimdiye kadar ölçülebilir sinyallerin hızı sınırlı olmuştur – saniyede yaklaşık bin milyon döngüleri.
“Bu, optik bilgisayarlar ve çok düşük ışık seviyeleri ile iletişim gibi gelişmekte olan bilgi teknolojilerinin işlem hızı üzerinde doğrudan bir etkisi vardır. Dedektörünüzün bant genişliği ne kadar yüksekse, hesaplamaları o kadar hızlı gerçekleştirebilir ve bilgi aktarabilirsiniz.” dedi.
Entegre dedektör şimdiye kadar bir önceki sanat durumundan daha hızlı bir büyüklük sırasına göre saatli olmuştur ve ekip daha da hızlı gitmek için teknoloji rafine üzerinde çalışıyor.
Dedektörün ayak izi milimetre hız dan daha azdır — bu küçük boyut dedektörün yüksek hızlı performansını sağlar. Dedektör silikon mikroelektronik ve silikon fotonik çipten yapılmış.
Tüm dünyada araştırmacılar, ölçeklenebilir üretimi göstermek için kuantum fotoniklerini bir çipe nasıl entegre edeceklerini araştırıyorlar.
“Odak noktasının büyük kısmı kuantum kısmıydı, ama şimdi kuantum fotonikleri ile elektriksel okuma arasındaki arayüzü entegre etmeye başladık. Bu tüm kuantum mimarisi için verimli çalışması için gereklidir. Homodyne tespiti için, çip ölçekli yaklaşım, seri üretim için küçük bir ayak izi olan bir cihazla sonuçlanır ve daha da önemlisi performansta bir artış sağlar,” diyor projeyi yöneten Profesör Jonathan Matthews.
Referans: Joel F. Tasker, Jonathan Frazer, Giacomo Ferranti, Euan J. Allen, Léandre F. Brunel, Sébastien Tanzilli, Virginia D’Auria & Jonathan C. F. Matthews, 9 Kasım 2020, Nature Photonicstarafından “Silikon fotonik sıkıştırılmış ışık 9 GHz ölçümü için entegre elektronik ile arayüz” .
DOI: 10.1038/s41566-020-00715-5
Bu çalışmanın desteği, Matthews’un Avrupa Araştırma Konseyi’nin erc-2018-STG 803665 “Photonics for Engineered Quantum Enhanced Measurement” (Mühendislik Kuantum Gelişmiş Ölçümü için Fotonik) adlı çalışmasını ve önde gelen yazarlar Joel Tasker ve Jonathan Frazer’In öğrenciliklerini finanse eden Mühendislik ve Fizik Bilimleri Araştırma Konseyi’nden gelen kuantum geliştirme yeteneklerini içermektedir. Tüm finansman kaynakları tam kağıt özetlenmiştir.
Bristol Üniversitesi’ndeki Quantum Engineering Technology Labs (QET Labs) Nisan 2015’te hizmete girse de 100’den fazla akademisyen, personel ve öğrencinin faaliyetlerini kapsamaktadır. Bristol’daki daha geniş kuantum ve ilgili etkinliği bir araya getirip mühendislik ve teknoloji gelişimini destekleyen yeni bilim keşifleri fırsatlarını en üst düzeye çıkarır.
Bristol’un EPSRC tarafından finanse edilen Kuantum Mühendisliği Doktora Eğitimi Merkezi, gelişmekte olan kuantum teknolojileri endüstrisinde veya akademide kariyer yapmak isteyenler için olağanüstü bir eğitim ve geliştirme deneyimi sunmaktadır. Sağlam temel bilimsel ilkelerin anlaşılmasını ve gerçek dünyadaki sorunlara pratik uygulamalarını destekler.