英研微型量子光探測器

    英國一所大學的研究人員在擴展量子技術方面取得重要突破。他們將世界上最小的量子光探測器集成到硅芯片上，這一成果標誌着量子技術發展的重要一步。

    研究人員指出，規模化製造高性能電子和光子學硬體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。由於構建單台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。為了實現這一目標，研究人員展示了一種量子光探測器。它是在一塊電路面積為八十微米乘二百二十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為零差探測器。它們能在室溫下工作，可用於量子通信、極其靈敏的感測器（比如最先進的引力波探測器），以及一些量子計算機中。

    為甚麼要用硅材料做芯片？研究人員解釋稱，芯片的原材料是晶圓，而晶圓的成分是硅。需要強調的是，硅材料並不是直接就能跳到芯片這一步，硅是由石英沙所精練出來的硅元素，硅元素質子數比鋁元素多一個，比磷元素少一個，它不僅是現代電子計算器件的物質基礎，也是人們尋找外星生命的基本可能元素之一。通常對硅元素進行提純煉化後，就可以將其製造成為硅晶棒，再將硅晶棒進行切片，得到的就是晶圓。

    二○二一年，該團隊展示了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。據悉，光子芯片是人工智能的基石。在信息獲取方面，雷射雷達、光傳感將在人工智能、自動駕駛、物聯網等領域形成新的應用場景。 在信息傳輸方面，形成了5G、光通信、量子通信等為代表的應用場景，產業規模巨大。 在信息處理方面，形成了光子計算、量子計算等應用場景，未來將大幅度提升電腦性能。現在，研究團隊使用單一的電子——光子集成芯片，將速度提高了十倍，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。未來隨着技術的進一步優化與測試，量子通信和量子計算機等領域將迎來更多創新和突破。

    新    丁