क्वांटम फोटोडिटेक्टर की नई तकनीक

नई तकनीकक्वांटम फोटोडिटेक्टर

दुनिया की सबसे छोटी सिलिकॉन चिप क्वांटमफोटोडिटेक्टर

हाल ही में, यूनाइटेड किंगडम में एक शोध दल ने क्वांटम प्रौद्योगिकी के लघुकरण में एक महत्वपूर्ण सफलता हासिल की है, उन्होंने दुनिया के सबसे छोटे क्वांटम फोटोडिटेक्टर को सिलिकॉन चिप में सफलतापूर्वक एकीकृत किया है। "ए बाई-सीएमओएस इलेक्ट्रॉनिक फोटोनिक इंटीग्रेटेड सर्किट क्वांटम लाइट डिटेक्टर" शीर्षक वाला यह कार्य साइंस एडवांस में प्रकाशित हुआ है। 1960 के दशक में, वैज्ञानिकों और इंजीनियरों ने पहली बार सस्ते माइक्रोचिप्स पर ट्रांजिस्टर को छोटा किया, एक ऐसा नवाचार जिसने सूचना युग की शुरुआत की। अब, वैज्ञानिकों ने पहली बार सिलिकॉन चिप पर मानव बाल से भी पतले क्वांटम फोटोडिटेक्टर के एकीकरण का प्रदर्शन किया है, जो हमें प्रकाश का उपयोग करने वाली क्वांटम प्रौद्योगिकी के युग के एक कदम और करीब ले आया है। उन्नत सूचना प्रौद्योगिकी की अगली पीढ़ी को साकार करने के लिए, उच्च-प्रदर्शन वाले इलेक्ट्रॉनिक और फोटोनिक उपकरणों का बड़े पैमाने पर निर्माण आधार है। मौजूदा व्यावसायिक सुविधाओं में क्वांटम प्रौद्योगिकी का निर्माण दुनिया भर के विश्वविद्यालय अनुसंधान और कंपनियों के लिए एक सतत चुनौती है। बड़े पैमाने पर उच्च-प्रदर्शन वाले क्वांटम हार्डवेयर का निर्माण करने में सक्षम होना क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि क्वांटम कंप्यूटर बनाने के लिए भी बड़ी संख्या में घटकों की आवश्यकता होती है।

यूनाइटेड किंगडम के शोधकर्ताओं ने एक क्वांटम फोटोडिटेक्टर का प्रदर्शन किया है जिसका एकीकृत परिपथ क्षेत्र मात्र 80 माइक्रोन गुणा 220 माइक्रोन है। इतना छोटा आकार क्वांटम फोटोडिटेक्टर को बहुत तेज़ बनाता है, जो उच्च गति को अनलॉक करने के लिए आवश्यक हैक्वांटम संचारऔर ऑप्टिकल क्वांटम कंप्यूटर के उच्च गति संचालन को सक्षम करना। स्थापित और व्यावसायिक रूप से उपलब्ध विनिर्माण तकनीकों का उपयोग संवेदन और संचार जैसे अन्य प्रौद्योगिकी क्षेत्रों में शीघ्र अनुप्रयोग की सुविधा प्रदान करता है। ऐसे डिटेक्टरों का उपयोग क्वांटम ऑप्टिक्स में कई तरह के अनुप्रयोगों में किया जाता है, वे कमरे के तापमान पर काम कर सकते हैं, और क्वांटम संचार, अत्याधुनिक गुरुत्वाकर्षण तरंग डिटेक्टरों जैसे अत्यंत संवेदनशील सेंसर और कुछ क्वांटम कंप्यूटरों के डिजाइन के लिए उपयुक्त हैं।

हालाँकि ये डिटेक्टर तेज़ और छोटे हैं, लेकिन ये बहुत संवेदनशील भी हैं। क्वांटम प्रकाश को मापने की कुंजी क्वांटम शोर के प्रति संवेदनशीलता है। क्वांटम यांत्रिकी सभी ऑप्टिकल सिस्टम में शोर के छोटे, बुनियादी स्तर पैदा करती है। इस शोर के व्यवहार से सिस्टम में प्रसारित क्वांटम प्रकाश के प्रकार के बारे में जानकारी मिलती है, ऑप्टिकल सेंसर की संवेदनशीलता निर्धारित की जा सकती है, और क्वांटम स्थिति को गणितीय रूप से फिर से बनाने के लिए इसका उपयोग किया जा सकता है। अध्ययन से पता चला है कि ऑप्टिकल डिटेक्टर को छोटा और तेज़ बनाने से क्वांटम अवस्थाओं को मापने की इसकी संवेदनशीलता में कोई बाधा नहीं आई। भविष्य में, शोधकर्ता अन्य विघटनकारी क्वांटम प्रौद्योगिकी हार्डवेयर को चिप स्केल में एकीकृत करने की योजना बना रहे हैं, ताकि नए की दक्षता में और सुधार हो सकेऑप्टिकल डिटेक्टर, और इसे विभिन्न अनुप्रयोगों में परखें। डिटेक्टर को अधिक व्यापक रूप से उपलब्ध कराने के लिए, शोध दल ने इसे व्यावसायिक रूप से उपलब्ध फाउंटेनर्स का उपयोग करके निर्मित किया। हालांकि, टीम इस बात पर जोर देती है कि क्वांटम तकनीक के साथ स्केलेबल विनिर्माण की चुनौतियों का समाधान करना जारी रखना महत्वपूर्ण है। वास्तव में स्केलेबल क्वांटम हार्डवेयर विनिर्माण का प्रदर्शन किए बिना, क्वांटम तकनीक के प्रभाव और लाभ में देरी होगी और सीमित होगी। यह सफलता बड़े पैमाने पर अनुप्रयोगों को प्राप्त करने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम हैक्वांटम प्रौद्योगिकी, और क्वांटम कंप्यूटिंग और क्वांटम संचार का भविष्य अनंत संभावनाओं से भरा है।

चित्र 2: उपकरण सिद्धांत का योजनाबद्ध आरेख।