새로운 기술의양자 광검출기
세계에서 가장 작은 실리콘 칩 양자광검출기
최근 영국의 한 연구팀은 양자 기술 소형화에 중요한 돌파구를 마련했습니다. 세계에서 가장 작은 양자 광검출기를 실리콘 칩에 성공적으로 통합하는 데 성공했습니다. "Bi-CMOS 전자 광자 집적 회로 양자 광검출기"라는 제목의 이 연구는 Science Advances에 게재되었습니다. 1960년대 과학자와 엔지니어들은 최초로 트랜지스터를 저렴한 마이크로칩에 소형화했는데, 이는 정보화 시대의 서막을 연 혁신이었습니다. 이제 과학자들은 머리카락보다 얇은 양자 광검출기를 실리콘 칩에 최초로 통합하는 데 성공하여 빛을 이용하는 양자 기술 시대에 한 걸음 더 다가섰습니다. 차세대 첨단 정보 기술을 실현하기 위해서는 고성능 전자 및 광자 장비의 대량 생산이 필수적입니다. 기존 상업 시설에서 양자 기술을 제조하는 것은 전 세계 대학 연구와 기업들의 지속적인 과제입니다. 양자 컴퓨터를 구축하는 데에도 많은 부품이 필요하기 때문에 고성능 양자 하드웨어를 대량으로 제조하는 것은 양자 컴퓨팅에 매우 중요합니다.
영국 연구진은 집적 회로 면적이 80마이크론 x 220마이크론에 불과한 양자 광검출기를 시연했습니다. 이처럼 작은 크기 덕분에 양자 광검출기는 매우 빠른 속도를 낼 수 있으며, 이는 고속 컴퓨팅의 실현에 필수적입니다.양자 통신광학 양자 컴퓨터의 고속 작동을 가능하게 합니다. 기존에 확립되고 상업적으로 이용 가능한 제조 기술을 사용하면 감지 및 통신과 같은 다른 기술 분야에 조기에 적용할 수 있습니다. 이러한 검출기는 양자 광학 분야의 다양한 응용 분야에 사용되며, 실온에서 작동할 수 있고, 양자 통신, 최첨단 중력파 검출기와 같은 고감도 센서, 그리고 특정 양자 컴퓨터 설계에 적합합니다.
이러한 검출기는 빠르고 작지만 매우 민감합니다. 양자 광 측정의 핵심은 양자 잡음에 대한 민감도입니다. 양자 역학은 모든 광학 시스템에서 매우 작고 기본적인 수준의 잡음을 생성합니다. 이 잡음의 거동은 시스템에 전달되는 양자 광의 유형에 대한 정보를 제공하고, 광학 센서의 민감도를 결정하며, 양자 상태를 수학적으로 재구성하는 데 사용될 수 있습니다. 이 연구는 광학 검출기를 더 작고 빠르게 만드는 것이 양자 상태 측정 민감도에 영향을 미치지 않음을 보여주었습니다. 앞으로 연구진은 다른 혁신적인 양자 기술 하드웨어를 칩 크기에 통합하여 새로운 시스템의 효율성을 더욱 향상시킬 계획입니다.광학 검출기다양한 응용 분야에서 테스트합니다. 연구팀은 검출기를 더 널리 보급하기 위해 시중에서 판매되는 분수기를 사용하여 제작했습니다. 그러나 연구팀은 양자 기술을 이용한 확장 가능한 제조의 과제를 지속적으로 해결하는 것이 중요하다고 강조합니다. 진정으로 확장 가능한 양자 하드웨어 제조를 입증하지 못하면 양자 기술의 영향과 이점은 지연되고 제한될 것입니다. 이 획기적인 성과는 대규모 응용 분야를 달성하기 위한 중요한 진전입니다.양자 기술그리고 양자 컴퓨팅과 양자 통신의 미래는 무한한 가능성으로 가득 차 있습니다.
그림 2: 장치 원리의 개략도.
게시 시간: 2024년 12월 3일