De eerste quantumchip die licht genereert en stabiliseert

Voor het eerst zijn wetenschappers erin geslaagd een kwantumlichtbron (fotonica) en een elektronisch regelcircuit te integreren op dezelfde microscopische siliciumchip. Deze chip, slechts 1 mm² breed, kan kwantumfotonenparen genereren en het signaal in realtime aanpassen – iets wat ongekend is in de microchiptechnologie.

Dit baanbrekende werk werd uitgevoerd door een interdisciplinair onderzoeksteam van drie vooraanstaande universiteiten in de VS: Northwestern University, University of California - Berkeley (UC Berkeley) en Boston University (BU). De chip werd geproduceerd in een commerciële halfgeleiderfabriek met behulp van een standaard CMOS-proces, vergelijkbaar met de technologie die tegenwoordig wordt gebruikt voor de productie van algemene computerchips.

Siliciumchip met kwantumlichtbron en elektronisch besturingscircuit onder de microscoop.

In plaats van omvangrijke apparatuur en speciaal uitgeruste laboratoria zoals voorheen, kan de nieuwe chip kwantumlicht genereren en besturen door gelijktijdig vele kleine componenten te integreren: ringresonatoren, foto-elektrische sensoren en thermische feedbackcircuits. Wanneer een laser op de op het oppervlak van de chip geëtste resonatorringen schijnt, ontstaan er fotonenparen met kwantumverstrengeling, de basis voor lichtqubits.

In tegenstelling tot eerdere systemen, die temperatuurgevoelig en storingsgevoelig zijn, kan deze chip zichzelf kalibreren dankzij een ingebouwd feedbackmechanisme. Sensoren monitoren continu de lichtbron en sturen signalen naar de verwarming om een optimale status te garanderen. Dit hele proces vindt direct op de chip plaats, zonder ondersteuning van externe apparaten.

Belangrijker nog is dat de chip wordt geproduceerd met behulp van een 45nm CMOS-proces. Dit betekent dat er geen speciale fab nodig is, de productiekosten laag zijn en de schaalbaarheid hoog. Dit is een uiterst belangrijke stap voor quantumtechnologie om de experimentele omgeving te verlaten en grootschalige commercialisering te realiseren.

Dankzij het geïntegreerde ontwerp kan de quantumchip nauwkeurig functioneren, zonder dat er hulpapparatuur nodig is.

De combinatie van drie technologische gebieden – klassieke elektronica, fotonica en kwantum – die traditioneel afzonderlijk werden ontwikkeld – heeft geleid tot een uniforme en efficiënte architectuur. Het onderzoeksteam heeft vanaf het begin meegewerkt aan het ontwerp om ervoor te zorgen dat de componenten compatibel zijn en samenwerken, waardoor de chip nauwkeurig en stabiel werkt.

Dankzij de opmerkelijke voordelen op het gebied van compactheid, zelfstandigheid en eenvoudige productie, vormt deze quantumchip de basis voor veel praktische toepassingen: van anti-afluistercommunicatienetwerken en nieuwe generaties medische sensoren tot quantumverwerkingssystemen die in de toekomst supercomputers kunnen vervangen.

Dit is ook een teken dat quantum computing geleidelijk de grens tussen onderzoek en toepassing overschrijdt. De succesvolle productie van deze chip is niet alleen een technische mijlpaal, maar ook een strategische stap in de richting van de implementatie van quantumtechnologieën in de echte wereld .

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