El primer chip cuántico que genera y estabiliza la luz

Por primera vez, los científicos han integrado con éxito una fuente de luz cuántica (fotónica) y un circuito de control electrónico en el mismo chip microscópico de silicio. Este chip, de tan solo 1 mm² de ancho, es capaz de generar pares de fotones cuánticos y ajustar la señal en tiempo real, algo sin precedentes en la industria de la tecnología de microchips.

Este trabajo pionero fue realizado por un equipo de investigación interdisciplinario de tres universidades líderes de EE. UU.: la Universidad Northwestern, la Universidad de California en Berkeley (UC Berkeley) y la Universidad de Boston (BU). El chip se fabricó en una fundición comercial de semiconductores mediante un proceso CMOS estándar, similar a la tecnología utilizada actualmente para fabricar chips informáticos de uso general.

Chip de silicio que integra fuente de luz cuántica y circuito de control electrónico bajo microscopio.

En lugar de requerir equipos voluminosos y laboratorios especialmente equipados como antes, el nuevo chip puede generar y controlar luz cuántica integrando simultáneamente numerosos componentes diminutos: resonadores de anillo, sensores fotoeléctricos y circuitos de retroalimentación térmica. Al aplicar un láser sobre los anillos resonadores grabados en la superficie del chip, se crean pares de fotones con entrelazamiento cuántico, la base de los cúbits de luz.

A diferencia de los sistemas anteriores, sensibles a la temperatura y propensos a perturbaciones, este chip se autocalibra gracias a un mecanismo de retroalimentación integrado. Los sensores monitorizan continuamente la fuente de luz y envían señales al calentador para garantizar un estado óptimo. Todo este proceso se realiza directamente en el chip, sin necesidad de dispositivos externos.

Más importante aún, el chip se fabrica mediante un proceso CMOS de 45 nm, lo que significa que no requiere una fábrica dedicada, los costos de fabricación son bajos y la escalabilidad es alta. Este es un paso crucial para que la tecnología cuántica salga del entorno experimental y se dirija hacia la comercialización a gran escala.

El diseño integrado permite que el chip cuántico funcione con precisión sin necesidad de equipos auxiliares.

La combinación de tres áreas tecnológicas: electrónica clásica, fotónica y cuántica, que tradicionalmente se han desarrollado por separado, ha creado una arquitectura unificada y eficiente. El equipo de investigación codiseñó desde el principio para garantizar la compatibilidad y el funcionamiento conjunto de los componentes, contribuyendo así al funcionamiento preciso y estable del chip.

Con ventajas excepcionales en compacidad, capacidad de autooperación y facilidad de producción, este chip cuántico será la base para muchas aplicaciones prácticas: desde redes de comunicación anti-espionaje, sensores médicos de nueva generación, hasta sistemas de procesamiento cuántico que pueden reemplazar a las supercomputadoras en el futuro.

Esto también indica que la computación cuántica está traspasando gradualmente la frontera entre la investigación y la aplicación. La fabricación exitosa de este chip no solo representa un hito técnico, sino también un paso estratégico para llevar las tecnologías cuánticas al mundo real.

Fuente: https://khoahocdoisong.vn/con-chip-luong-tu-dau-tien-tu-tao-va-on-dinh-anh-sang-post1554962.html