اولین تراشه کوانتومی که نور تولید و تثبیت می‌کند

برای اولین بار، دانشمندان آمریکایی یک تراشه سیلیکونی ساخته‌اند که می‌تواند نور کوانتومی تولید و کنترل کند و نقطه عطفی برای تجاری‌سازی فناوری کوانتومی ایجاد کند.

برای اولین بار، دانشمندان با موفقیت یک منبع نور کوانتومی (فوتونیک) و یک مدار کنترل الکترونیکی را روی یک تراشه سیلیکونی میکروسکوپی واحد ادغام کردند. این تراشه که تنها ۱ میلی‌متر مربع عرض دارد، قادر به تولید جفت فوتون‌های کوانتومی و تنظیم سیگنال در زمان واقعی است - چیزی که در صنعت فناوری ریزتراشه بی‌سابقه است.

این کار پیشگامانه توسط یک تیم تحقیقاتی میان‌رشته‌ای از سه دانشگاه پیشرو در ایالات متحده انجام شد: دانشگاه نورث وسترن، دانشگاه کالیفرنیا - برکلی (UC Berkeley) و دانشگاه بوستون (BU). این تراشه در یک کارخانه ریخته‌گری نیمه‌هادی تجاری با استفاده از فرآیند استاندارد CMOS، مشابه فناوری مورد استفاده برای ساخت تراشه‌های رایانه‌ای عمومی امروزی، تولید شد.

تراشه سیلیکونی که منبع نور کوانتومی و مدار کنترل الکترونیکی را در زیر میکروسکوپ ادغام می‌کند.

به جای نیاز به تجهیزات حجیم و آزمایشگاه‌های مجهز مانند قبل، تراشه جدید می‌تواند نور کوانتومی را با ادغام همزمان بسیاری از اجزای کوچک تولید و کنترل کند: تشدیدگرهای حلقه‌ای، حسگرهای فوتوالکتریک و مدارهای بازخورد حرارتی. هنگامی که لیزر بر روی حلقه‌های تشدیدگر حک شده روی سطح تراشه تابانده می‌شود، جفت فوتون‌هایی با درهم‌تنیدگی کوانتومی ایجاد می‌کند که اساس کیوبیت‌های نور است.

برخلاف سیستم‌های قبلی که به دما حساس و مستعد اختلالات بودند، این تراشه می‌تواند به لطف یک مکانیسم بازخورد داخلی، خود را کالیبره کند. حسگرها به طور مداوم منبع نور را رصد می‌کنند و سیگنال‌هایی را به بخاری ارسال می‌کنند تا از وضعیت بهینه اطمینان حاصل شود. کل این فرآیند مستقیماً روی تراشه و بدون هیچ گونه پشتیبانی دستگاه خارجی انجام می‌شود.

مهمتر از همه، این تراشه با استفاده از فرآیند CMOS 45 نانومتری تولید می‌شود - به این معنی که هیچ کارخانه اختصاصی مورد نیاز نیست، هزینه‌های تولید پایین و مقیاس‌پذیری بالا است. این یک گام بسیار مهم برای فناوری کوانتومی است تا از محیط آزمایشگاهی خارج شده و به سمت تجاری‌سازی در مقیاس بزرگ حرکت کند.

طراحی یکپارچه، تراشه کوانتومی را قادر می‌سازد تا بدون نیاز به تجهیزات کمکی، دقیقاً کار کند.

ترکیب سه حوزه فناوری: الکترونیک کلاسیک، فوتونیک و کوانتوم - که به طور سنتی جداگانه توسعه یافته‌اند - یک معماری یکپارچه و کارآمد ایجاد کرده است. تیم تحقیقاتی از ابتدا به طور مشترک طراحی را انجام دادند تا از سازگاری و همکاری اجزا اطمینان حاصل شود و به تراشه کمک کند تا به طور دقیق و پایدار عمل کند.

این تراشه کوانتومی با مزایای برجسته در فشردگی، توانایی خود-عملکرد و سهولت تولید، پایه و اساس بسیاری از کاربردهای عملی خواهد بود: از شبکه‌های ارتباطی ضد استراق سمع، حسگرهای پزشکی نسل جدید، گرفته تا سیستم‌های پردازش کوانتومی که می‌توانند در آینده جایگزین ابررایانه‌ها شوند.

این همچنین نشانه‌ای است که محاسبات کوانتومی به تدریج از مرز بین تحقیق و کاربرد عبور می‌کند. تولید موفقیت‌آمیز این تراشه نه تنها یک نقطه عطف فنی، بلکه یک گام استراتژیک در آوردن فناوری‌های کوانتومی به دنیای واقعی است.

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