Superchip híbrido de fotônica, eletrônica e computação quântica

Cientistas criaram com sucesso uma "fábrica de luz quântica" miniaturizada em um chip de silício do tamanho da ponta de um dedo.

O primeiro chip híbrido entre fotônica, eletrônica e computação quântica. Foto: Universidade de Boston .

De acordo com uma pesquisa publicada na Nature Electronics , pesquisadores da Universidade de Boston, da UC Berkeley e da Universidade Northwestern fizeram uma descoberta inovadora ao criar uma "fábrica de luz quântica" miniaturizada em um chip de silício de 1 mm².

Mais especificamente, este chip em particular é construído usando o processo de fabricação CMOS padrão de 45 nm — o mesmo usado para processadores populares como x86 e ARM, aproximando o hardware quântico do mundo da produção em massa.

Além disso, essa descoberta pode abrir caminho para a computação quântica escalável, que não requer configurações separadas, dependendo, em vez disso, de técnicas de produção em massa.

O site Tom's Hardware compara o chip a um protótipo para uma futura linha de produção quântica, com 12 pequenos anéis de silício chamados "microrressonadores de anel".

Cada anel ativo funciona como um gerador de pares de fótons com propriedades quânticas únicas. Esses pares de fótons são essenciais para muitas tecnologias quânticas, mas sua produção normalmente requer configurações de laboratório frágeis. Com essa nova descoberta, eles podem ser criados diretamente em um chip com apenas a ponta do dedo.

Além disso, um detalhe importante é que o chip não apenas gera luz quântica, mas também ajuda a manter essa luz estável.

Os ressonadores de microring são muito potentes, mas instáveis. Pequenas variações de temperatura ou características de fabricação podem causar desafinação e interromper o fluxo de fótons.

Para resolver esse problema, os pesquisadores construíram um sistema de feedback diretamente no chip, com cada ressonador possuindo um pequeno fotodiodo para monitorar o desempenho, juntamente com elementos de aquecimento em miniatura e circuitos de controle que fazem ajustes instantâneos.

Essa abordagem de autoajuste permite que todos os 12 ressonadores funcionem juntos em perfeita sincronia, sem a necessidade de equipamentos de estabilização volumosos.

“Este é um passo pequeno, mas importante. Ele demonstra que podemos construir sistemas quânticos estáveis ​​e repetíveis em um ambiente de produção industrial”, disse Miloš Popović, professor associado da Universidade de Boston e coautor do estudo.

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