새로운 기술양자 광검출기
세계에서 가장 작은 실리콘 칩 양자 컴퓨팅광검출기
최근 영국 연구팀이 양자 기술의 소형화에 있어 중요한 돌파구를 마련했습니다. 세계에서 가장 작은 양자 광검출기를 실리콘 칩에 성공적으로 집적한 것입니다. "Bi-CMOS 전자 광자 집적 회로 양자 광 검출기"라는 제목의 이 연구 논문은 Science Advances에 게재되었습니다. 1960년대 과학자와 엔지니어들은 트랜지스터를 저렴한 마이크로칩에 소형화하는 데 성공하며 정보화 시대를 열었습니다. 이제 과학자들은 사람 머리카락보다 얇은 양자 광검출기를 실리콘 칩에 집적하는 데 최초로 성공함으로써 빛을 이용하는 양자 기술 시대에 한 걸음 더 다가섰습니다. 차세대 첨단 정보 기술을 구현하기 위해서는 고성능 전자 및 광자 장비의 대규모 생산이 필수적입니다. 기존 상업 시설에서 양자 기술을 생산하는 것은 전 세계 대학 연구진과 기업들에게 지속적인 과제입니다. 양자 컴퓨팅을 위해서는 고성능 양자 하드웨어를 대규모로 생산할 수 있어야 하는데, 양자 컴퓨터를 구축하는 데에도 수많은 부품이 필요하기 때문입니다.
영국 연구진이 80마이크론 x 220마이크론 크기의 집적 회로를 가진 양자 광검출기를 개발하는 데 성공했습니다. 이처럼 작은 크기 덕분에 양자 광검출기는 매우 빠른 속도를 낼 수 있으며, 이는 고속 컴퓨팅 구현에 필수적인 요소입니다.양자 통신이러한 검출기는 광학 양자 컴퓨터의 고속 작동을 가능하게 합니다. 이미 확립되고 상용화된 제조 기술을 사용하기 때문에 센싱 및 통신과 같은 다른 기술 분야에 조기에 적용할 수 있습니다. 이러한 검출기는 양자 광학 분야의 다양한 응용 분야에 사용되며, 상온에서 작동할 수 있고, 양자 통신, 최첨단 중력파 검출기와 같은 초고감도 센서, 그리고 특정 양자 컴퓨터 설계에 적합합니다.
이 검출기들은 빠르고 작을 뿐만 아니라 매우 민감합니다. 양자광을 측정하는 핵심은 양자 잡음에 대한 민감도입니다. 양자역학은 모든 광학 시스템에서 미세하고 기본적인 수준의 잡음을 발생시킵니다. 이 잡음의 특성은 시스템을 통과하는 양자광의 종류에 대한 정보를 제공하고, 광학 센서의 민감도를 결정하며, 양자 상태를 수학적으로 재구성하는 데 사용될 수 있습니다. 이번 연구에서는 광학 검출기를 더 작고 빠르게 만들어도 양자 상태 측정 민감도가 저하되지 않는다는 것을 보여주었습니다. 향후 연구진은 다른 혁신적인 양자 기술 하드웨어를 칩 규모로 통합하여 새로운 검출기의 효율성을 더욱 향상시킬 계획입니다.광학 검출기그리고 다양한 응용 분야에서 이를 테스트했습니다. 검출기를 더 널리 보급하기 위해 연구팀은 시중에서 구할 수 있는 분수 장치를 사용하여 제작했습니다. 그러나 연구팀은 양자 기술을 활용한 확장 가능한 제조의 과제를 계속해서 해결해야 한다고 강조합니다. 진정으로 확장 가능한 양자 하드웨어 제조를 입증하지 못하면 양자 기술의 영향력과 이점은 지연되고 제한될 것입니다. 이번 돌파구는 대규모 응용 분야를 달성하는 데 중요한 진전입니다.양자 기술양자 컴퓨팅과 양자 통신의 미래는 무궁무진한 가능성으로 가득 차 있습니다.
그림 2: 장치 원리의 개략도.
게시 시간: 2024년 12월 3일