Ett hybrid-superchip som kombinerar fotonik, elektronik och kvantteknik.

Det första hybridchippet som kombinerar fotonik, elektronik och kvantmekanik. Bild: Boston University .

Enligt forskning publicerad i Nature Electronic har forskare från Boston University, UC Berkeley och Northwestern University gjort ett genombrott genom att skapa en miniatyriserad "kvantljusfabrik" på ett 1 mm² kiselchip.

Mer specifikt tillverkas just detta chip med en standard 45 nm CMOS-process – samma som används för populära processorer som x86 och ARM – vilket tar kvanthårdvara ett steg närmare massproduktion .

Dessutom skulle detta genombrott kunna bana väg för skalbar kvantberäkning som inte kräver separata inställningar, utan istället förlitar sig på massproduktionstekniker.

Tom's Hardware beskriver detta chip som en prototyp för en framtida kvanttillverkningsprocess, med 12 små kiselringar, så kallade "mikroringresonatorer".

Varje operativ loop inom den fungerar som en generator av fotonpar med unika kvantegenskaper. Dessa fotonpar är livsnerven i många kvantteknologier, men deras produktion kräver vanligtvis ömtåliga laboratorieuppsättningar. Med denna nya upptäckt kan de genereras direkt på ett chip med bara en fingertopp.

Dessutom är en anmärkningsvärd detalj att chipet inte bara genererar kvantljus utan också hjälper till att hålla det ljuset stabilt.

Mikroringresonatorer är mycket kraftfulla men instabila. Små förändringar i temperatur eller tillverkningsegenskaper kan göra att de blir oavstämda och avbryter fotonflödet.

För att åtgärda detta problem byggde forskare in ett direkt återkopplingssystem i chipet. Varje resonator har en liten fotodiod för att övervaka prestandan, tillsammans med miniatyrvärmeelement och styrkretsar för omedelbar justering.

Denna självjusterande metod gör att alla 12 resonatorer kan arbeta tillsammans i perfekt synkronisering, utan behov av skrymmande ytterligare stabiliseringsutrustning.

"Detta är ett litet men viktigt steg. Det visar att vi absolut kan bygga stabila och repeterbara kvantsystem i industriella produktionsmiljöer", säger Miloš Popović, docent vid Boston University och medförfattare till studien.

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