Детектор квантового света, состоящий из кремниевого фотонного чипа и чипа микроэлектроники / Фото : University of Bristol
Ученые из Великобритании и Франции создали компактное устройство для сверхбыстрого определения свойств сжатого света, необходимое для высокопроизводительных квантовых компьютеров и квантовой связи.
Работа опубликована в журнале Nature Photonics, пишет РИА Новости.
Кремниевая фотоника, в которой свет используется в качестве носителя информации, — перспективное направление квантовой физики, открывающее путь для технологий следующего поколения в области вычислений, связи и измерений.
Исследователи из лабораторий квантовой инженерии Бристольского университета и Университета Лазурного берега создали новый миниатюрный детектор для более точного и быстрого, чем когда-либо прежде, измерения квантовых характеристик света.
Устройство, состоящее из двух работающих вместе кремниевых чипов — фотонного чипа и чипа микроэлектроники, используется для измерения уникальных свойств «сжатого» квантового света на рекордно высоких скоростях.
«Сжатие света — это очень полезный квантовый эффект, — приводятся в пресс-релизе Бристольского университета слова одного из авторов статьи Джоэла Таскера (Joel Tasker). — Его можно использовать в квантовых коммуникациях и квантовых компьютерах. Он уже используется обсерваториями гравитационных волн LIGO и Virgo для повышения чувствительности и помогает обнаруживать такие экзотические астрономические события, как слияния черных дыр«.
Для измерения сжатого света требуются детекторы, способные обнаруживать слабые квантовые характеристики света в условиях сверхнизкого электронного шума. До сих пор такие детекторы были ограничены в скорости измеряемых сигналов. Их предел составлял около одного миллиарда циклов в секунду. Новое устройство работает на порядок быстрее, что имеет огромное значение для повышения качества измерений.
«Это оказывает прямое влияние на скорость обработки информации в оптических компьютерах и системах квантовой связи. Чем выше пропускная способность детектора, тем быстрее вы можете выполнять вычисления и передавать информацию«, — объясняет еще один участник исследования Джонатан Фрейзер (Jonathan Frazer).
Кроме высокой скорости, устройство обладает и рекордно малыми размерами — площадь его основания составляет менее квадратного миллиметра. Разработчики смогли интегрировать квантовую фотонику в микроэлектронный чип, создав устройство, которое можно воспроизводить в промышленных масштабах.
«До этого мы были больше сосредоточены на квантовой части, но теперь мы создали интегрированный интерфейс между квантовой фотоникой и электрическим считыванием. Это необходимо для эффективной работы всей квантовой архитектуры. И, что немаловажно, это обеспечивает повышение производительности«, — говорит руководитель проекта профессор Бристольского университета Джонатан Мэтьюз (Jonathan Matthews).
На следующем этапе разработчики планируют добиться еще большего увеличения производительности устройства.