Новости электроники
Китайские ученые создали 100-канальный однофотонный детектор для квантового интернета
Исследователи из Шанхайского института микросистем и информационных технологий (SIMIT) в Китае создали 100-канальный однофотонный детектор, который открывает возможности для развития широкополосных квантовых сетей в Китае. Прототип сети, протестированный с использованием этого детектора, показал точность передачи данных более 90 процентов.
С развитием квантовых вычислений и сенсорных технологий вскоре возникнет потребность в квантовой информационной сети. Несмотря на то, что для создания такой сети тестируются различные подходы, скорее всего, будет выбран вариант, максимально приближенный к существующим оптоволоконным сетям, поскольку его проще внедрить.
Однофотонные детекторы или SPD являются важнейшими компонентами таких сетей, поскольку они облегчают измерение фотонов или отдельных частиц света, которые могут быть использованы для хранения квантовой информации. SPD могут помочь в развертывании волоконно-оптических или космических линий связи для квантовой передачи данных, а также способствовать квантовой запутанности или телепортации за счет передачи квантовых состояний фотонам.
Для развития и масштабирования квантовых технологий нам также необходимо разработать SPD с более высокой производительностью. В настоящее время существует два типа SPD, которые используются для квантовых исследований. Однофотонные детекторы на сверхпроводящей нанопроволоке (SNSPD) — это высококачественные оптоэлектронные устройства, которые обладают чрезвычайно высокой точностью обнаружения, но для их работы требуются сверххолодные температуры. С другой стороны, однофотонные лавинные диоды (SPAD) могут работать при комнатной температуре, но не обеспечивают высокой точности. Вот почему предпочтительны SNSPD.
Однако требования SNSPDs к сверххолодной температуре создают другие проблемы. Для считывания показаний SNSPD подключаются к приборам, которые работают при комнатной температуре. Для этого используются относительно толстые коаксиальные кабели, изготовленные из теплопроводящих металлов. Эти кабели позволяют теплу комнатной температуры проникать в криогенную камеру, где работает SNSPD; это явление называется тепловой нагрузкой. По мере увеличения количества каналов обнаружения внутри SNSPD увеличивается и количество кабелей, необходимых для считывания сигналов, что приводит к увеличению тепловой нагрузки. Чтобы решить эту проблему, количество детекторов ограничивают до 32, что является стандартом для SPD.
Чтобы решить эту проблему, исследователи из SIMIT полностью переработали SNSPD и заменили коаксиальные кабели специальными гибкими материалами, так называемыми многожильными микрополосковыми линиями высокой плотности. Эти линии не только ультратонкие, но и обладают теплоизоляционными свойствами, поэтому тепло, которое они отдают в криогенную камеру, минимально. По словам команды SIMIT, количество тепла, поступающего в систему, в 21 раз меньше, чем при использовании традиционных кабелей. Это позволило добавить в SPD больше независимых каналов, сохранив при этом долгосрочную стабильность и не увеличив значительно размер SPD.
Чтобы проверить работоспособность устройства, исследователи в течение семи дней круглосуточно тестировали SPD, при этом температура в криогенной камере оставалась ниже 2,1 К, что очень близко к абсолютному нулю — 0 К (-273,15 °C).
Во время тестирования каналы продемонстрировали эффективность обнаружения на уровне 80 %, при этом количество ложных срабатываний было крайне низким, как отметили исследователи в своей статье.
Подробнее: https://russianelectronics.ru/kitajskie-uchenye-sozdali-100-kanalnyj-odnofotonnyj-detektor-dlya-kvantovogo-interneta/
#квантовыетехнологии Если у вас установлено приложение,
вы можете сразу перейти в канал