Superčipový hybrid fotoniky, elektroniky a kvantové elektroniky

Vědcům se podařilo vytvořit „kvantovou továrnu na světlo“ miniaturizovanou v křemíkovém čipu o velikosti špičky prstu.

První hybridní čip mezi fotonikou, elektronikou a kvantovou technologií. Foto: Bostonská univerzita .

Podle výzkumu publikovaného v časopise Nature Electronics dosáhli vědci z Bostonské univerzity, Kalifornské univerzity v Berkeley a Northwestern University průlomu vytvořením miniaturizované „továrny na kvantové světlo“ na křemíkovém čipu o velikosti 1 mm².

Přesněji řečeno, tento konkrétní čip je vyroben standardním 45nm výrobním procesem CMOS – stejným, jaký se používá u populárních procesorů jako x86 a ARM, což kvantový hardware posouvá o krok blíže světu masové výroby.

Tento průlom by navíc mohl připravit cestu pro škálovatelné kvantové výpočty, které nevyžadují samostatná nastavení a místo toho se spoléhají na techniky hromadné výroby.

Společnost Tom's Hardware přirovnává čip k prototypu budoucí kvantové výrobní linky s 12 malými křemíkovými kroužky nazývanými „mikrokroužkové rezonátory“.

Každý aktivní kruh funguje jako generátor fotonových párů s jedinečnými kvantovými vlastnostmi. Tyto fotonové páry jsou životodárnou silou mnoha kvantových technologií, ale jejich výroba obvykle vyžaduje křehké laboratorní prostředí. Díky tomuto novému objevu je lze vytvořit přímo na čipu pouze konečkem prstu.

Pozoruhodným detailem je také to, že čip nejen generuje kvantové světlo, ale také pomáhá udržovat toto světlo stabilní.

Mikrokroužkové rezonátory jsou velmi výkonné, ale nestabilní. Malé změny teploty nebo výrobních charakteristik mohou způsobit jejich rozladění a přerušení toku fotonů.

Aby tento problém vyřešili, vědci zabudovali systém zpětné vazby přímo do čipu, přičemž každý rezonátor má malou fotodiodu pro sledování výkonu, spolu s miniaturními topnými prvky a řídicími obvody, které provádějí okamžité úpravy.

Tento samoladicí přístup umožňuje všem 12 rezonátorům pracovat společně v dokonalé synchronizaci, bez nutnosti objemného stabilizačního zařízení.

„Toto je malý, ale důležitý krok. Ukazuje, že dokážeme vybudovat stabilní a opakovatelné kvantové systémy v prostředí průmyslové výroby,“ řekl Miloš Popović, docent na Bostonské univerzitě a spoluautor studie.

Zdroj: https://znews.vn/sieu-chip-lai-giua-quang-tu-dien-tu-va-luong-tu-post1570960.html