طراحی ردیابی با قابلیت اندازه گیری جزئیات کوانتومی نور

ترکیب آلیاژ سیلیکون-ژرمانیوم، موج های Ge-on-Si و CMOS(نیم‌رسانای اکسید-فلز) برای ثبت داده های کوانتومی در دانشگاه بریستول استفاده شد.

محققان دانشگاه بریستول ردیابی طراحی کرده اند که ویژگی های کوانتومی نور را با جزئیات فراوان، بهتر از هر ردیاب دیگری اندازه گیری میکند. طبق گفته دانشگاه بریستول:”سنسوری که در این وسیله وجود دارد میتواند بزرگی را سریعتر از هر وسیله ی طراحی شده دیگری اندازه گیری کند.”

براساس اعلام آزمایشگاه مهندسی کوانتوم دانشگاه بریستول  که با دانشگاه کوته آزور فرانسه همکاری می کند:”در گذشته ویژگی های منحصر به فرد نور فشرده کوانتومی، با سرعت بسیار بالا اندازه گیری می شد.”

یکی از محققان دانشگاه بریستول، جوئل تسکر:”نور فشرده یکی از کاربردی ترین تاثیرات کوانتومی است. از این تاثیر میتوان در ارتباطات و کامپیوترهای کوانتومی استفاده کرد. این اثر پیش از این توسط رصدخانه های موج گرانشی برای بهبود حساسیت استفاده می شد؛ که به پیدا کردن اتفاقات عجیب نجومی مانند پدیدار شدن سیاه چاله ها کمک کرده است.”

نویز به شدت پایین و پهنای باند بالا برای این پروژه ضروری بود و سنسور با دو چیپ به این مورد دست پیدا می کند: CMOS(نیم‌رسانای اکسید-فلز) که با آلیاژ سیلیکون و ژرمانیوم مطابقت دارد؛ به همراه یک تقویت کننده الکترونیکی SiGe در یک گیرنده هموداین؛ جایی که از سیگنال انتقالی به عنوان یک گیرنده محلی نوسان دهنده استفاده می شود.

مدیر پروژه، پروفسور جاناتان متیوز:”بیشتر تمرکز بر روی قسمت کوانتوم پروژه بوده است؛ اما حالا ما شروع به یکپارچه کردن واسط بین فوتونیک های کوانتومی و بازخوانی الکتریکی هستیم. این امر برای تمامی معماری کوانتومی در بهینه سازی کار لازم است. برای ردیابی هموداین، رویکرد در مقیاس چیپ (کوچکترین) منجر به تولید وسیله ای میشود که در تولید انبوه ردپایی بسیار کوچک بر جای می گذارد؛ و به تقویت عملکرد کمک میکند.”

بنابر مقاله مجله Nature با نام “فوتونیک های سیلیکون با واسط یکپارچگی الکترونیکی برای اندازه گیری 9GHz نور فشرده”،  این ردیاب یک پهنای باند 1.7GHz 3dB و 9GHz محدودیت نویز را تنها در 1 میلی متر جای میدهد. یک طیف ادامه دار از 100MHz تا 9GHz را میتوان با استفاده از این ردیاب دریافت کرد.

“این امر سبب تولید ردیاب های هموداین سریع و چند منظوره در کوانتوم اپتیک میشود؛ و باعث می شود که راه برای یکپارچه سازی کامل وسیله های کوانتوم فوتونیک باز شود”.