Primul cip cuantic care generează și stabilizează lumina

Pentru prima dată, oamenii de știință au integrat cu succes o sursă de lumină cuantică (fotonică) și un circuit electronic de control pe același cip microscopic de siliciu. Acest cip, cu o lățime de doar 1 mm², este capabil să genereze perechi de fotoni cuantici și să ajusteze semnalul în timp real - ceva fără precedent în industria tehnologiei microcipurilor.

Această lucrare inovatoare a fost realizată de o echipă de cercetare interdisciplinară din trei universități de top din SUA: Universitatea Northwestern, Universitatea din California - Berkeley (UC Berkeley) și Universitatea din Boston (BU). Cipul a fost fabricat la o turnătorie comercială de semiconductori folosind un proces CMOS standard, similar cu tehnologia utilizată astăzi pentru fabricarea cipurilor de computer de uz general.

Cip de siliciu care integrează o sursă de lumină cuantică și un circuit electronic de control la microscop.

În loc să necesite echipamente voluminoase și laboratoare special echipate, așa cum era înainte, noul cip poate genera și controla lumina cuantică prin integrarea simultană a mai multor componente minuscule: rezonatoare inelare, senzori fotoelectrici și circuite de feedback termic. Atunci când un laser este proiectat pe inelele rezonatoare gravate pe suprafața cipului, acesta creează perechi de fotoni cu entanglement cuantic, baza qubiților de lumină.

Spre deosebire de sistemele anterioare, care sunt sensibile la temperatură și predispuse la perturbații, acest cip se poate autocalibra datorită unui mecanism de feedback încorporat. Senzorii vor monitoriza continuu sursa de lumină și vor trimite semnale către încălzitor pentru a asigura o stare optimă. Întregul proces are loc direct pe cip, fără suport de dispozitive externe.

Mai important, cipul este fabricat folosind un proces CMOS de 45 nm – ceea ce înseamnă că nu este necesară o fabrică dedicată, costurile de fabricație sunt scăzute, iar scalabilitatea este ridicată. Acesta este un pas extrem de important pentru ca tehnologia cuantică să iasă din mediul experimental și să se îndrepte către comercializarea la scară largă.

Designul integrat permite cipului cuantic să funcționeze cu precizie fără a fi nevoie de echipamente auxiliare.

Combinarea a trei domenii tehnologice: electronica clasică, fotonica și tehnologia cuantică – care în mod tradițional au fost dezvoltate separat – a creat o arhitectură unificată și eficientă. Echipa de cercetare a colaborat cu proiectarea încă de la început pentru a se asigura că componentele sunt compatibile și funcționează împreună, ajutând cipul să funcționeze cu precizie și stabilitate.

Cu avantaje remarcabile în ceea ce privește compactitatea, capacitatea de auto-operare și ușurința în producție, acest cip cuantic va sta la baza multor aplicații practice: de la rețele de comunicații anti-interceptare, senzori medicali de nouă generație, până la sisteme de procesare cuantică care pot înlocui supercomputerele în viitor.

Acesta este, de asemenea, un semn că informatica cuantică depășește treptat granița dintre cercetare și aplicație. Fabricarea cu succes a acestui cip nu este doar o piatră de hotar tehnică, ci și un pas strategic în aducerea tehnologiilor cuantice în lumea reală.

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