क्वांटम फोटोडेटेक्टर की नई तकनीक

की नई तकनीकक्वांटम फोटोडेटेक्टर

दुनिया का सबसे छोटा सिलिकॉन चिप क्वांटमफोटोडिटेक्टर

हाल ही में, यूनाइटेड किंगडम में एक शोध टीम ने क्वांटम प्रौद्योगिकी के लघुकरण में एक महत्वपूर्ण सफलता हासिल की है, उन्होंने सफलतापूर्वक दुनिया के सबसे छोटे क्वांटम फोटोडेटेक्टर को एक सिलिकॉन चिप में एकीकृत किया। "एक बीआई-सीएमओएस इलेक्ट्रॉनिक फोटोनिक एकीकृत सर्किट क्वांटम लाइट डिटेक्टर" शीर्षक वाला काम, विज्ञान एडवांस में प्रकाशित किया गया है। 1960 के दशक में, वैज्ञानिकों और इंजीनियरों ने पहले सस्ते माइक्रोचिप्स पर ट्रांजिस्टर को छोटा कर दिया, एक नवाचार जो सूचना युग में प्रवेश करता था। अब, वैज्ञानिकों ने पहली बार क्वांटम फोटोडेटेक्टर्स के एकीकरण को एक सिलिकॉन चिप पर एक मानव बालों की तुलना में पतले होने का प्रदर्शन किया है, जो हमें एक कदम क्वांटम तकनीक के युग के करीब लाता है जो प्रकाश का उपयोग करता है। उन्नत सूचना प्रौद्योगिकी की अगली पीढ़ी का एहसास करने के लिए, उच्च-प्रदर्शन वाले इलेक्ट्रॉनिक और फोटोनिक उपकरणों का बड़े पैमाने पर निर्माण नींव है। मौजूदा वाणिज्यिक सुविधाओं में क्वांटम प्रौद्योगिकी का विनिर्माण विश्वविद्यालय अनुसंधान और दुनिया भर की कंपनियों के लिए एक चल रही चुनौती है। बड़े पैमाने पर उच्च-प्रदर्शन क्वांटम हार्डवेयर का निर्माण करने में सक्षम होना क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि यहां तक ​​कि क्वांटम कंप्यूटर के निर्माण के लिए बड़ी संख्या में घटकों की आवश्यकता होती है।

यूनाइटेड किंगडम में शोधकर्ताओं ने 220 माइक्रोन द्वारा सिर्फ 80 माइक्रोन के एक एकीकृत सर्किट क्षेत्र के साथ एक क्वांटम फोटोडेटेक्टर का प्रदर्शन किया है। इस तरह के एक छोटे आकार से क्वांटम फोटोडेटेक्टर्स बहुत तेज होने की अनुमति देते हैं, जो उच्च गति को अनलॉक करने के लिए आवश्यक हैमात्रा संचारऔर ऑप्टिकल क्वांटम कंप्यूटरों के उच्च गति संचालन को सक्षम करना। स्थापित और व्यावसायिक रूप से उपलब्ध विनिर्माण तकनीकों का उपयोग करना अन्य प्रौद्योगिकी क्षेत्रों जैसे कि संवेदन और संचार के लिए शुरुआती आवेदन की सुविधा प्रदान करता है। इस तरह के डिटेक्टरों का उपयोग क्वांटम ऑप्टिक्स में विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है, कमरे के तापमान पर काम कर सकते हैं, और क्वांटम संचार, अत्यंत संवेदनशील सेंसर जैसे कि अत्याधुनिक गुरुत्वाकर्षण तरंग डिटेक्टरों और कुछ क्वांटम कंप्यूटरों के डिजाइन में उपयुक्त हैं।

हालांकि ये डिटेक्टर तेज और छोटे हैं, वे बहुत संवेदनशील भी हैं। क्वांटम प्रकाश को मापने की कुंजी क्वांटम शोर के लिए संवेदनशीलता है। क्वांटम यांत्रिकी सभी ऑप्टिकल प्रणालियों में शोर के छोटे, बुनियादी स्तर का उत्पादन करता है। इस शोर के व्यवहार से सिस्टम में प्रेषित क्वांटम प्रकाश के प्रकार के बारे में जानकारी का पता चलता है, ऑप्टिकल सेंसर की संवेदनशीलता का निर्धारण कर सकता है, और इसका उपयोग गणितीय रूप से क्वांटम राज्य को फिर से बनाने के लिए किया जा सकता है। अध्ययन से पता चला कि ऑप्टिकल डिटेक्टर को छोटा और तेज बनाने से क्वांटम राज्यों को मापने के लिए इसकी संवेदनशीलता में बाधा नहीं आई। भविष्य में, शोधकर्ताओं ने अन्य विघटनकारी क्वांटम प्रौद्योगिकी हार्डवेयर को चिप स्केल में एकीकृत करने की योजना बनाई है, और नए की दक्षता में सुधार कियाऑप्टिकल डिटेक्टर, और इसे विभिन्न अनुप्रयोगों की एक किस्म में परीक्षण करें। डिटेक्टर को अधिक व्यापक रूप से उपलब्ध कराने के लिए, अनुसंधान टीम ने इसे व्यावसायिक रूप से उपलब्ध फाउंटेनर्स का उपयोग करके निर्मित किया। हालांकि, टीम इस बात पर जोर देती है कि क्वांटम प्रौद्योगिकी के साथ स्केलेबल विनिर्माण की चुनौतियों का समाधान करना जारी रखना महत्वपूर्ण है। वास्तव में स्केलेबल क्वांटम हार्डवेयर निर्माण का प्रदर्शन किए बिना, क्वांटम प्रौद्योगिकी के प्रभाव और लाभों में देरी और सीमित होगा। यह सफलता बड़े पैमाने पर अनुप्रयोगों को प्राप्त करने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम हैमात्रा में प्रौद्योगिकी, और क्वांटम कंप्यूटिंग और क्वांटम संचार का भविष्य अंतहीन संभावनाओं से भरा है।

चित्रा 2: डिवाइस सिद्धांत का योजनाबद्ध आरेख।