フォトニクス、エレクトロニクス、量子のハイブリッドスーパーチップ

科学者たちは、指先サイズのシリコンチップに小型化された「量子光工場」の開発に成功した。

フォトニクス、エレクトロニクス、量子技術を組み合わせた初のハイブリッドチップ。写真：ボストン大学。

Nature Electronicsに掲載された研究によると、ボストン大学、カリフォルニア大学バークレー校、ノースウェスタン大学の研究者らが、1 mm2のシリコンチップ上に小型の「量子光工場」を作るという画期的な成果を上げたという。

より具体的には、この特定のチップは、x86 や ARM などの一般的なプロセッサに使用されているのと同じ標準の 45nm CMOS 製造プロセスを使用して構築されており、量子ハードウェアを大量生産の世界に一歩近づけています。

さらに、この画期的な進歩により、特注のセットアップを必要とせず、代わりに大量生産技術に依存するスケーラブルな量子コンピューティングへの道が開かれる可能性があります。

Tom's Hardware は、このチップを「マイクロリング共振器」と呼ばれる 12 個の小さなシリコンリングを備えた将来の量子製造ラインのプロトタイプに例えています。

それぞれのアクティブリングは、固有の量子特性を持つ光子対を生成する発生器として機能します。これらの光子対は多くの量子技術の生命線ですが、その生成には通常、脆弱な実験室設備が必要です。今回の新たな発見により、指先だけでチップ上に直接光子対を生成することが可能になりました。

また、注目すべき点は、このチップは量子光を生成するだけでなく、その光を安定に保つのにも役立つという点です。

マイクロリング共振器は堅牢ですが、不安定です。温度や製造特性のわずかな変化によって、共振器の同調が崩れ、光子の流れが止まってしまう可能性があります。

この問題を解決するために、研究者らはチップに直接フィードバック システムを組み込み、各共振器にパフォーマンスを監視するための小型フォトダイオード、および瞬時に調整を行う小型の加熱要素と制御回路を組み込みました。

この自己調整アプローチにより、かさばる安定化装置を必要とせずに、12 個の共振器すべてが完全に同期して動作できるようになります。

「これは小さいながらも重要な一歩です。産業生産環境において、安定的かつ再現性のある量子システムを構築できることを示しています」と、ボストン大学の准教授であり、本研究の共著者であるミロシュ・ポポビッチ氏は述べています。

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