Az első kvantumchip, amely fényt generál és stabilizál

A tudósoknak most először sikerült kvantumfényforrást (fotonikát) és elektronikus vezérlőáramkört integrálniuk ugyanazon a mikroszkopikus szilíciumchipen. Ez a mindössze 1 mm² széles chip képes kvantumfotonpárok generálására és a jel valós idejű beállítására – ami példa nélküli a mikrochip-technológiai iparágban.

Ezt az úttörő munkát az Egyesült Államok három vezető egyetemének, a Northwestern Egyetemnek, a Kaliforniai Egyetemnek - Berkeley-nek (UC Berkeley) és a Bostoni Egyetemnek (BU) egy interdiszciplináris kutatócsoportja végezte. A chipet egy kereskedelmi félvezető öntödében állították elő standard CMOS-eljárással, hasonlóan a ma általános célú számítógépes chipek gyártásához használt technológiához.

Szilícium chip, amely kvantumfényforrást és elektronikus vezérlőáramkört integrál mikroszkóp alatt.

A korábbiakhoz képest terjedelmes berendezésekre és speciálisan felszerelt laboratóriumokra való igény helyett az új chip számos apró komponens – gyűrűrezonátorok, fotoelektromos érzékelők és hővisszacsatoló áramkörök – egyidejű integrálásával képes kvantumfényt generálni és szabályozni. Amikor egy lézerfényt világítanak a chip felületére vésett rezonátorgyűrűkre, kvantum-összefonódású fotonpárokat hoz létre, ami a fény qubitjeinek alapja.

A korábbi, hőmérsékletre érzékeny és zavarokra hajlamos rendszerekkel ellentétben ez a chip egy beépített visszacsatolási mechanizmusnak köszönhetően képes önkalibrálni. Az érzékelők folyamatosan figyelik a fényforrást, és jeleket küldenek a fűtőtestnek az optimális állapot biztosítása érdekében. Ez a teljes folyamat közvetlenül a chipen zajlik, külső eszköz támogatása nélkül.

Ami még ennél is fontosabb, a chipet 45 nm-es CMOS eljárással gyártják – ami azt jelenti, hogy nincs szükség külön gyártósorra, a gyártási költségek alacsonyak, a skálázhatóság pedig magas. Ez rendkívül fontos lépés ahhoz, hogy a kvantumtechnológia kilépjen a kísérleti környezetből a nagymértékű kereskedelmi forgalomba hozatal felé.

Az integrált kialakítás lehetővé teszi a kvantumchip precíz működését segédberendezések nélkül.

Három technológiai terület – a klasszikus elektronika, a fotonika és a kvantumtechnológia – kombinációja –, amelyeket hagyományosan külön fejlesztettek ki, egységes és hatékony architektúrát hozott létre. A kutatócsoport a kezdetektől fogva közösen tervezte a rendszert, hogy biztosítsa az alkatrészek kompatibilitását és együttműködését, elősegítve a chip pontos és stabil működését.

Kiemelkedő előnyeivel, mint a kompakt méret, az önműködő képesség és a könnyű gyárthatóság, ez a kvantumchip számos gyakorlati alkalmazás alapjául szolgálhat: a lehallgatásgátló kommunikációs hálózatoktól az új generációs orvosi érzékelőkön át a kvantumfeldolgozó rendszerekig, amelyek a jövőben felválthatják a szuperszámítógépeket.

Ez egyben annak is a jele, hogy a kvantum-számítástechnika fokozatosan átlépi a kutatás és az alkalmazás határát. Ennek a chipnek a sikeres legyártása nemcsak technikai mérföldkő, hanem stratégiai lépés is a kvantumtechnológiák valós világba való eljuttatásában.

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