광자공학, 전자공학, 양자공학의 슈퍼칩 하이브리드

광학, 전자공학, 양자역학이 결합된 최초의 하이브리드 칩. 사진: 보스턴 대학교 .

네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics) 에 발표된 연구에 따르면, 보스턴 대학교, UC 버클리, 노스웨스턴 대학교의 연구진이 1mm² 크기의 실리콘 칩에 소형 "양자 광 공장"을 구현하는 데 성공했습니다.

더 구체적으로 말하자면, 이 특정 칩은 x86 및 ARM과 같은 인기 있는 프로세서에 사용되는 것과 동일한 표준 45nm CMOS 제조 공정을 사용하여 제작되었으며, 이는 양자 하드웨어의 대량 생산을 한 단계 더 앞당기는 것입니다.

또한, 이러한 혁신은 맞춤형 설비가 필요 없는 대량 생산 기술을 기반으로 하는 확장 가능한 양자 컴퓨팅의 길을 열어줄 수 있습니다.

톰스 하드웨어는 이 칩을 "마이크로링 공진기"라고 불리는 12개의 작은 실리콘 링으로 구성된 미래 양자 제조 라인의 프로토타입에 비유했습니다.

각각의 활성 링은 고유한 양자적 특성을 지닌 광자 쌍을 생성하는 역할을 합니다. 이러한 광자 쌍은 많은 양자 기술의 핵심이지만, 일반적으로 이를 생성하려면 불안정한 실험실 장비가 필요합니다. 하지만 이번 새로운 발견을 통해 손가락 끝만으로 칩 상에서 직접 광자 쌍을 생성할 수 있게 되었습니다.

또한 주목할 만한 점은 이 칩이 양자광을 생성할 뿐만 아니라 그 빛을 안정적으로 유지하는 데에도 도움을 준다는 것입니다.

마이크로링 공진기는 견고하지만 불안정합니다. 온도나 제조 특성의 작은 변화만으로도 공진기의 진동이 멈추고 광자 흐름이 차단될 수 있습니다.

이 문제를 해결하기 위해 연구진은 칩에 직접 피드백 시스템을 구축했는데, 각 공진기에는 성능을 모니터링하는 소형 포토다이오드와 소형 발열체, 그리고 즉각적인 조정을 가능하게 하는 제어 회로가 포함되어 있습니다.

이러한 자체 조정 방식 덕분에 부피가 큰 안정화 장비 없이도 12개의 공진기 모두가 완벽하게 동기화되어 작동할 수 있습니다.

"이는 작지만 중요한 한 걸음입니다. 산업 생산 환경에서 안정적이고 반복 가능한 양자 시스템을 구축할 수 있음을 보여줍니다."라고 보스턴 대학교 부교수이자 이번 연구의 공동 저자인 밀로스 포포비치는 말했습니다.

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