Den første kvantebrikken som genererer og stabiliserer lys

For første gang har forskere lykkes med å integrere en kvantelyskilde (fotonikk) og en elektronisk kontrollkrets på den samme mikroskopiske silisiumbrikken. Denne brikken, som bare er 1 mm² bred, er i stand til å generere kvantefotonpar og justere signalet i sanntid – noe som er enestående i mikrochipteknologibransjen.

Dette banebrytende arbeidet ble utført av et tverrfaglig forskerteam fra tre ledende universiteter i USA: Northwestern University, University of California - Berkeley (UC Berkeley) og Boston University (BU). Brikken ble produsert ved et kommersielt halvlederstøperi ved hjelp av en standard CMOS-prosess, lik teknologien som brukes til å produsere generelle databrikker i dag.

Silisiumbrikke som integrerer kvantelyskilde og elektronisk kontrollkrets under mikroskop.

I stedet for å kreve klumpete utstyr og spesialutstyrte laboratorier som før, kan den nye brikken generere og kontrollere kvantelys ved å integrere mange små komponenter samtidig: ringresonatorer, fotoelektriske sensorer og termiske tilbakekoblingskretser. Når en laser skinner på resonatorringene som er etset på overflaten av brikken, skaper den par av fotoner med kvanteforvikling, grunnlaget for lyskvbiter.

I motsetning til tidligere systemer, som er temperaturfølsomme og utsatt for forstyrrelser, kan denne brikken selvkalibrere takket være en innebygd tilbakemeldingsmekanisme. Sensorer vil kontinuerlig overvåke lyskilden og sende signaler til varmeelementet for å sikre optimal tilstand. Hele denne prosessen foregår direkte på brikken uten støtte fra eksterne enheter.

Enda viktigere er det at brikken er produsert ved hjelp av en 45nm CMOS-prosess – noe som betyr at det ikke kreves noen egen fabrikk, produksjonskostnadene er lave og skalerbarheten er høy. Dette er et ekstremt viktig skritt for at kvanteteknologi skal komme seg ut av det eksperimentelle miljøet og mot storskala kommersialisering.

Den integrerte designen gjør at kvantebrikken kan operere presist uten behov for tilleggsutstyr.

Kombinasjonen av tre teknologiske områder: klassisk elektronikk, fotonikk og kvanteteknologi – som tradisjonelt har blitt utviklet separat – har skapt en enhetlig og effektiv arkitektur. Forskerteamet var med på å designe den fra starten av for å sikre at komponentene er kompatible og fungerer sammen, noe som bidrar til at brikken fungerer nøyaktig og stabilt.

Med enestående fordeler innen kompakthet, selvbetjeningsevne og enkel produksjon, vil denne kvantebrikken være grunnlaget for mange praktiske anvendelser: fra kommunikasjonsnettverk mot avlytting og nye generasjoners medisinske sensorer til kvantebehandlingssystemer som kan erstatte superdatamaskiner i fremtiden.

Dette er også et tegn på at kvantedatamaskiner gradvis krysser grensen mellom forskning og anvendelse. Den vellykkede produksjonen av denne brikken er ikke bare en teknisk milepæl, men også et strategisk skritt i å bringe kvanteteknologier til den virkelige verden .

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