Суперчип-гибрид фотоники, электроники и квантовой техники

Ученые успешно создали «фабрику квантового света», миниатюризированную на кремниевом чипе размером с кончик пальца.

Первый гибридный чип, сочетающий в себе фотонику, электронику и квантовую механику. Изображение: Бостонский университет .

Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature Electronic , исследователи из Бостонского университета, Калифорнийского университета в Беркли и Северо-Западного университета совершили прорыв, создав миниатюрную «квантовую световую фабрику» на кремниевом чипе площадью 1 мм².

В частности, этот чип изготовлен с использованием стандартного 45-нм КМОП-процесса — того же, что используется для популярных процессоров, таких как x86 и ARM, — что приближает квантовое оборудование на шаг к массовому производству .

Кроме того, этот прорыв может проложить путь к масштабируемым квантовым вычислениям, которые не потребуют отдельных установок, а будут опираться на методы массового производства.

В описании Tom's Hardware этот чип представлен как прототип будущего процесса квантового производства, состоящий из 12 небольших кремниевых колец, известных как «микрокольцевые резонаторы».

Каждый рабочий цикл внутри него действует как генератор пар фотонов с уникальными квантовыми свойствами. Эти пары фотонов являются основой многих квантовых технологий, но их производство обычно требует хрупких лабораторных установок. Благодаря этому новому открытию их можно генерировать непосредственно на чипе всего лишь кончиком пальца.

Кроме того, следует отметить, что чип не только генерирует квантовый свет, но и помогает поддерживать его стабильность.

Микрокольцевые резонаторы очень мощные, но нестабильные. Небольшие изменения температуры или производственных характеристик могут привести к их расстройке и прерыванию потока фотонов.

Для решения этой проблемы исследователи встроили в чип систему прямой обратной связи. Каждый резонатор имеет небольшой фотодиод для контроля производительности, а также миниатюрные нагревательные элементы и схему управления для мгновенной регулировки.

Такой подход с самонастройкой позволяет всем 12 резонаторам работать вместе в идеальной синхронизации, без необходимости в громоздком дополнительном стабилизирующем оборудовании.

«Это небольшой, но важный шаг. Он показывает, что мы можем создавать стабильные и воспроизводимые квантовые системы в условиях промышленного производства», — сказал Милош Попович, доцент Бостонского университета и соавтор исследования.

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