Neuer Dual-Chip-Detektor erreicht ultra-schnelle Messung von Quantenlicht

Forscher von den Quantum Engineering Technology Labs (QET Labs) der University of Bristol und der Université Côte d'Azur haben einen neuen miniaturisierten Lichtdetektor entwickelt, um Quantenmerkmale 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 Rekordgeschwindigkeiten zu messen.

Die Nutzung einzigartiger Quantenphysik-Eigenschaften verspricht neuartige Wege, den aktuellen Stand der Technik in Computing, Kommunikation und Messung zu übertreffen. Silizium-Photonik – wo Licht als Informations-Träger in Silizium-Mikrochips verwendet wird – ist ein aufregender Weg zu diesen Next-Generation-Technologien.

„Gequetschtes Licht ist ein Quanteneffekt, der sehr nützlich ist. Er kann in Quantenkommunikation und Quantencomputern eingesetzt werden und wurde bereits von den LIGO- und Virgo-Gravitationswellenobservatorien genutzt, um ihre Empfindlichkeit zu verbessern und exotische astronomische Ereignisse wie Schwarze-Loch-Verschmelzungen zu detektieren. Daher kann die Verbesserung der Messmöglichkeiten große Auswirkungen haben“, sagte Forscher Joel Tasker.

Die Messung gequetschten Lichts erfordert Detektoren, die für ultra-niedriges elektronisches Rauschen ausgelegt sind, um die schwachen Quantenmerkmale des Lichts zu detektieren. Bisher waren solche Detektoren in der Geschwindigkeit der messbaren Signale begrenzt – auf etwa eine Milliarde Zyklen pro Sekunde.

„Dies hat direkten Einfluss auf die Verarbeitungsgeschwindigkeit aufkommender Informationstechnologien wie optische Computer und Kommunikation mit sehr niedrigen Lichtpegeln. Je höher die Bandbreite Ihres Detektors, desto schneller können Sie Berechnungen durchführen und Informationen übertragen“, sagte Co-Lead-Autor Jonathan Frazer.

Der integrierte Detektor wurde bisher um eine Größenordnung schneller getaktet als der vorherige Stand der Technik, und das Team arbeitet daran, die Technologie noch schneller zu verfeinern. Der Fußabdruck des Detektors ist kleiner als ein Quadratmillimeter – diese kleine Größe ermöglicht die Hochgeschwindigkeitsleistung des Detektors. Der Detektor besteht aus Silizium-Mikroelektronik und einem Silizium-Photonik-Chip.