Сочетание электронных и фотонных чипов обеспечивает сверхбыстрое обнаружение квантового света

Исследователи из Лаборатории квантовых инженерных технологий Бристольского университета (QET Labs) и Университета Лазурного Берега создали новый миниатюрный детектор света для более детального измерения квантовых характеристик света, чем когда-либо прежде. Устройство, состоящее из двух кремниевых чипов, работающих вместе, использовалось для измерения уникальных свойств «сжатого» квантового света на рекордно высоких скоростях.

Использование уникальных свойств квантовой физики обещает новые способы превзойти текущий уровень техники в области вычислений, связи и измерений. Кремниевая фотоника, в которой свет используется в качестве носителя информации в кремниевых микрочипах, представляет собой захватывающий путь к этим технологиям следующего поколения.

«Сжатый свет — очень полезный квантовый эффект. Его можно использовать в квантовых коммуникациях и квантовых компьютерах, и он уже использовался гравитационно-волновыми обсерваториями LIGO и Virgo для повышения их чувствительности, помогая обнаруживать экзотические астрономические события, такие как слияния черных дыр. Таким образом, улучшение способов измерения может иметь большое значение», — сказал исследователь Джоэл Таскер.

Для измерения сжатого света требуются детекторы, рассчитанные на сверхнизкий уровень электронного шума, чтобы обнаруживать слабые квантовые характеристики света. Но такие детекторы до сих пор были ограничены в скорости сигналов, которые можно измерить - около одного миллиарда циклов в секунду.

«Это напрямую влияет на скорость обработки новых информационных технологий, таких как оптические компьютеры и средства связи с очень низким уровнем освещенности. Чем выше пропускная способность вашего детектора, тем быстрее вы сможете выполнять вычисления и передавать информацию», — сказал соавтор Джонатан Фрейзер.

До сих пор встроенный детектор работал на порядок быстрее, чем предыдущий уровень техники, и команда работает над совершенствованием технологии, чтобы работать еще быстрее. Занимаемая площадь детектора меньше квадратного миллиметра — этот небольшой размер обеспечивает высокую скорость работы детектора. Детектор состоит из кремниевой микроэлектроники и кремниевого фотонного чипа.