硅芯片上可集成最小量子光探测器

研究人员正在仪器上进行测试。图片来源：布里斯托大学官网

科技日报记者 张佳欣

英国布里斯托大学的研究人员在扩展量子技术方面取得了重要突破。他们将世界上最小的量子光探测器集成到硅芯片上。相关研究发表在17日出版的《科学进步》杂志上。

规模化制造高性能电子和光子学硬件是实现下一代先进信息技术的基础。然而，如果没有真正可扩展的量子技术硬件制造工艺，量子技术带来的益处将无法得到完全呈现。

由于构建单台机器可能需要大量组件，因此能够大规模制造高性能量子硬件对于量子计算来说至关重要。为了实现这一目标，研究人员展示了一种量子光探测器。它是在一块电路面积为80微米乘220微米的芯片上实现的。

至关重要的是，小尺寸意味着量子光探测器可以更快，这是解锁高速量子通信和实现光量子计算机高速运行的关键。

研究人员解释说，这种类型的探测器被称为零差探测器。它们能在室温下工作，可用于量子通信、极其灵敏的传感器（比如最先进的引力波探测器），以及一些量子计算机中。

2021年，该团队展示了如何将光子芯片与单独的电子芯片连接起来，以提高量子光探测器的速度。现在，他们使用单一的电子－光子集成芯片，将速度提高了10倍，同时将面积减少到原来的五十分之一。

这些探测器速度快、体积小，同时没有丧失对量子噪声的灵敏度，依然能非常精确地测量量子。

研究人员说，下一步，将提高新探测器的效率，并在许多不同的应用中进行测试。