Chip kuantum pertama yang menghasilkan dan menstabilkan cahaya

Untuk pertama kalinya, para ilmuwan berhasil mengintegrasikan sumber cahaya kuantum (fotonik) dan sirkuit kontrol elektronik pada chip silikon mikroskopis yang sama. Chip ini, yang lebarnya hanya 1 mm², mampu menghasilkan pasangan foton kuantum dan menyesuaikan sinyal secara real-time—sesuatu yang belum pernah terjadi sebelumnya dalam industri teknologi mikrochip.

Pekerjaan inovatif ini dilakukan oleh tim peneliti interdisipliner dari tiga universitas terkemuka di AS: Northwestern University, University of California - Berkeley (UC Berkeley), dan Boston University (BU). Chip tersebut diproduksi di pabrik semikonduktor komersial menggunakan proses CMOS standar, serupa dengan teknologi yang digunakan untuk memproduksi chip komputer serbaguna saat ini.

Chip silikon mengintegrasikan sumber cahaya kuantum dan rangkaian kontrol elektronik di bawah mikroskop.

Alih-alih membutuhkan peralatan besar dan laboratorium dengan perlengkapan khusus seperti sebelumnya, chip baru ini dapat menghasilkan dan mengendalikan cahaya kuantum dengan mengintegrasikan banyak komponen kecil secara bersamaan: resonator cincin, sensor fotolistrik, dan sirkuit umpan balik termal. Ketika laser menyinari cincin resonator yang terukir di permukaan chip, ia menciptakan pasangan foton dengan keterikatan kuantum, dasar dari qubit cahaya.

Berbeda dengan sistem sebelumnya yang sensitif terhadap suhu dan rentan terhadap gangguan, chip ini dapat melakukan kalibrasi sendiri berkat mekanisme umpan balik bawaan. Sensor akan terus memantau sumber cahaya dan mengirimkan sinyal ke pemanas untuk memastikan kondisi optimal. Seluruh proses ini berlangsung langsung di chip tanpa dukungan perangkat eksternal.

Lebih penting lagi, chip ini diproduksi menggunakan proses CMOS 45nm – artinya tidak diperlukan pabrik khusus, biaya produksi rendah, dan skalabilitasnya tinggi. Ini merupakan langkah yang sangat penting bagi teknologi kuantum untuk beralih dari lingkungan eksperimental menuju komersialisasi skala besar.

Desain terpadu memungkinkan chip kuantum beroperasi secara tepat tanpa memerlukan peralatan tambahan.

Kombinasi tiga bidang teknologi: elektronika klasik, fotonik, dan kuantum – yang secara tradisional dikembangkan secara terpisah – telah menciptakan arsitektur yang terpadu dan efisien. Tim peneliti merancang bersama sejak awal untuk memastikan komponen-komponennya kompatibel dan bekerja sama, membantu chip beroperasi secara akurat dan stabil.

Dengan keunggulan luar biasa dalam hal kekompakan, kemampuan beroperasi sendiri, dan kemudahan produksi, chip kuantum ini akan menjadi fondasi bagi banyak aplikasi praktis: dari jaringan komunikasi anti-penyadapan, sensor medis generasi baru, hingga sistem pemrosesan kuantum yang dapat menggantikan superkomputer di masa mendatang.

Ini juga merupakan tanda bahwa komputasi kuantum secara bertahap melintasi batas antara penelitian dan penerapan. Keberhasilan pembuatan chip ini bukan hanya tonggak teknis, tetapi juga langkah strategis dalam mewujudkan teknologi kuantum ke dunia nyata.

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