硅芯片上可集成最小量子光探測器

研究人員正在儀器上進行測試。圖片來源：布里斯托大學官網

科技日報記者 張佳欣

英國布里斯托大學的研究人員在擴展量子技術方面取得了重要突破。他們將世界上最小的量子光探測器集成到硅芯片上。相關研究發表在17日出版的《科學進步》雜誌上。

規模化製造高性能電子和光子學硬件是實現下一代先進信息技術的基礎。然而，如果沒有真正可擴展的量子技術硬件製造工藝，量子技術帶來的益處將無法得到完全呈現。

由於構建單臺機器可能需要大量組件，因此能夠大規模製造高性能量子硬件對於量子計算來說至關重要。爲了實現這一目標，研究人員展示了一種量子光探測器。它是在一塊電路面積爲80微米乘220微米的芯片上實現的。

至關重要的是，小尺寸意味着量子光探測器可以更快，這是解鎖高速量子通信和實現光量子計算機高速運行的關鍵。

研究人員解釋說，這種類型的探測器被稱爲零差探測器。它們能在室溫下工作，可用於量子通信、極其靈敏的傳感器（比如最先進的引力波探測器），以及一些量子計算機中。

2021年，該團隊展示瞭如何將光子芯片與單獨的電子芯片連接起來，以提高量子光探測器的速度。現在，他們使用單一的電子－光子集成芯片，將速度提高了10倍，同時將面積減少到原來的五十分之一。

這些探測器速度快、體積小，同時沒有喪失對量子噪聲的靈敏度，依然能非常精確地測量量子。

研究人員說，下一步，將提高新探測器的效率，並在許多不同的應用中進行測試。