Superchip-hybrid av fotonikk, elektronikk og kvante

Forskere har lykkes med å lage en «kvantelysfabrikk» miniatyrisert i en silisiumbrikke på størrelse med en fingertupp.

Den første hybridbrikken mellom fotonikk, elektronikk og kvanteteknologi. Foto: Boston University .

Ifølge forskning publisert i Nature Electronics har forskere fra Boston University, UC Berkeley og Northwestern University gjort et gjennombrudd ved å lage en miniatyrisert «kvantelysfabrikk» på en 1 mm2 silisiumbrikke.

Mer spesifikt er denne spesielle brikken bygget ved hjelp av standard 45nm CMOS-produksjonsprosess – den samme som brukes for populære prosessorer som x86 og ARM, noe som bringer kvantemaskinvare ett skritt nærmere masseproduksjonsverdenen .

I tillegg kan dette gjennombruddet bane vei for skalerbar kvantedatamaskin som ikke krever skreddersydde oppsett, men i stedet fortsatt er avhengig av masseproduksjonsteknikker.

Tom's Hardware sammenligner brikken med en prototype for en fremtidig kvanteproduksjonslinje, med 12 små silisiumringer kalt «mikroringresonatorer».

Hver aktive ring fungerer som en generator av fotonpar med unike kvanteegenskaper. Disse fotonparene er livsnerven i mange kvanteteknologier, men produksjonen krever vanligvis skjøre laboratorieoppsett. Med denne nye oppdagelsen kan de lages direkte på en brikke med bare en fingertupp.

En bemerkelsesverdig detalj er også at brikken ikke bare genererer kvantelys, men også bidrar til å holde lyset stabilt.

Mikroringresonatorer er robuste, men ustabile. Små endringer i temperatur eller produksjonsegenskaper kan gjøre dem ustemte og stoppe fotonstrømmen.

For å løse dette problemet bygde forskerne et tilbakemeldingssystem direkte inn i brikken, der hver resonator har en liten fotodiode for å overvåke ytelsen, sammen med miniatyrvarmeelementer og kontrollkretser som foretar umiddelbare justeringer.

Denne selvjusterende tilnærmingen gjør det mulig for alle 12 resonatorer å fungere sammen i perfekt synkronisering, uten behov for klumpete stabiliseringsutstyr.

«Dette er et lite, men viktig skritt. Det viser at vi kan bygge stabile og repeterbare kvantesystemer i et industrielt produksjonsmiljø», sa Miloš Popović, førsteamanuensis ved Boston University og medforfatter av studien.

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