Die Kombination elektronischer, photonischer Chips ermöglicht eine superschnelle Quantenlichtdetektion

Forscher der Quantum Engineering Technology Labs (QET Labs) der University of Bristol und der Université Côte d‘Azur haben einen neuen miniaturisierten Lichtdetektor entwickelt, um Quanteneigenschaften von Licht detaillierter als je zuvor zu messen. Das Gerät, das aus zwei zusammenarbeitenden Siliziumchips besteht, wurde verwendet, um die einzigartigen Eigenschaften von „gequetschtem“ Quantenlicht mit Rekordgeschwindigkeit zu messen.

Die Nutzung einzigartiger Eigenschaften der Quantenphysik verspricht neue Wege, um den aktuellen Stand der Technik in den Bereichen Datenverarbeitung, Kommunikation und Messung zu übertreffen. Die Silizium-Photonik – bei der Licht als Informationsträger in Silizium-Mikrochips verwendet wird – ist ein spannender Weg zu diesen Technologien der nächsten Generation.

„Gequetschtes Licht ist ein Quanteneffekt, der sehr nützlich ist. Es kann in der Quantenkommunikation und in Quantencomputern verwendet werden und wurde bereits von den Gravitationswellen-Observatorien LIGO und Virgo verwendet, um ihre Empfindlichkeit zu verbessern und dabei zu helfen, exotische astronomische Ereignisse wie die Verschmelzung von Schwarzen Löchern zu erkennen. Daher kann eine Verbesserung der Art und Weise, wie wir sie messen können, einen großen Einfluss haben“, sagte der Forscher Joel Tasker.

Die Messung von gequetschtem Licht erfordert Detektoren, die für extrem niedriges elektronisches Rauschen ausgelegt sind, um die schwachen Quanteneigenschaften von Licht zu erkennen. Aber solche Detektoren waren bisher in der Geschwindigkeit der messbaren Signale begrenzt - etwa eine Milliarde Zyklen pro Sekunde.

„Dies wirkt sich direkt auf die Verarbeitungsgeschwindigkeit neuer Informationstechnologien wie optische Computer und Kommunikation mit sehr geringen Lichtstärken aus. Je höher die Bandbreite Ihres Detektors ist, desto schneller können Sie Berechnungen durchführen und Informationen übertragen“, sagte Co-Hauptautor Jonathan Frazer.

Der integrierte Detektor wurde bisher um eine Größenordnung schneller getaktet als der bisherige Stand der Technik, und das Team arbeitet daran, die Technologie zu verfeinern, um noch schneller zu werden. Die Grundfläche des Detektors beträgt weniger als einen Quadratmillimeter – diese geringe Größe ermöglicht die Hochgeschwindigkeitsleistung des Detektors. Der Detektor besteht aus Silizium-Mikroelektronik und einem Silizium-Photonik-Chip.