ชิปควอนตัมตัวแรกที่สร้างและทำให้แสงมีเสถียรภาพ

เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันได้สร้างชิปซิลิกอนที่สามารถสร้างและควบคุมแสงควอนตัม ซึ่งถือเป็นจุดเปลี่ยนสำหรับการนำเทคโนโลยีควอนตัมไปใช้ในเชิงพาณิชย์

เป็นครั้งแรกที่ นักวิทยาศาสตร์ ประสบความสำเร็จในการผสานแหล่งกำเนิดแสงควอนตัม (โฟโตนิกส์) และวงจรควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ไว้ในชิปซิลิคอนขนาดเล็กเดียวกัน ชิปนี้ซึ่งมีความกว้างเพียง 1 ตารางมิลลิเมตร สามารถสร้างคู่โฟตอนควอนตัมและปรับสัญญาณแบบเรียลไทม์ ซึ่งถือเป็นสิ่งที่ไม่เคยมีมาก่อนในอุตสาหกรรมเทคโนโลยีไมโครชิป

งานวิจัยอันล้ำสมัยนี้ดำเนินการโดยทีมวิจัยสหวิทยาการจากมหาวิทยาลัยชั้นนำสามแห่งในสหรัฐอเมริกา ได้แก่ มหาวิทยาลัยนอร์ทเวสเทิร์น มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ (UC Berkeley) และมหาวิทยาลัยบอสตัน (BU) ชิปนี้ผลิตขึ้นที่โรงหล่อเซมิคอนดักเตอร์เชิงพาณิชย์ โดยใช้กระบวนการ CMOS มาตรฐาน ซึ่งคล้ายคลึงกับเทคโนโลยีที่ใช้ในการผลิตชิปคอมพิวเตอร์ทั่วไปในปัจจุบัน

ชิปซิลิกอนที่ผสานแหล่งกำเนิดแสงควอนตัมและวงจรควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ภายใต้กล้องจุลทรรศน์

แทนที่จะต้องใช้อุปกรณ์ขนาดใหญ่และห้องปฏิบัติการที่มีอุปกรณ์พิเศษเช่นเดิม ชิปใหม่นี้สามารถสร้างและควบคุมแสงควอนตัมได้โดยการผสานรวมส่วนประกอบขนาดเล็กจำนวนมากเข้าด้วยกัน ได้แก่ เรโซเนเตอร์แบบวงแหวน เซ็นเซอร์โฟโตอิเล็กทริก และวงจรป้อนกลับความร้อน เมื่อเลเซอร์ส่องไปที่วงแหวนเรโซเนเตอร์ที่สลักอยู่บนพื้นผิวของชิป มันจะสร้างโฟตอนคู่หนึ่งที่มีพันธะควอนตัม ซึ่งเป็นพื้นฐานของคิวบิตของแสง

ต่างจากระบบเดิมที่ไวต่ออุณหภูมิและมีแนวโน้มที่จะเกิดการรบกวน ชิปนี้สามารถปรับเทียบตัวเองได้ด้วยกลไกป้อนกลับในตัว เซ็นเซอร์จะตรวจสอบแหล่งกำเนิดแสงอย่างต่อเนื่องและส่งสัญญาณไปยังฮีตเตอร์เพื่อให้แน่ใจว่าอยู่ในสภาวะที่เหมาะสมที่สุด กระบวนการทั้งหมดนี้เกิดขึ้นบนชิปโดยตรงโดยไม่ต้องอาศัยอุปกรณ์ภายนอกใดๆ

ที่สำคัญยิ่งกว่านั้น ชิปนี้ผลิตขึ้นโดยใช้กระบวนการ CMOS ขนาด 45 นาโนเมตร ซึ่งหมายความว่าไม่จำเป็นต้องมีโรงงานผลิตเฉพาะทาง ต้นทุนการผลิตต่ำ และมีความสามารถในการปรับขนาดสูง นี่ถือเป็นก้าวสำคัญอย่างยิ่งสำหรับเทคโนโลยีควอนตัมที่จะก้าวออกจากสภาพแวดล้อมการทดลองและมุ่งสู่การนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่

การออกแบบแบบบูรณาการทำให้ชิปควอนตัมทำงานได้อย่างแม่นยำโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์เสริม

การผสมผสานเทคโนโลยีสามแขนง ได้แก่ อิเล็กทรอนิกส์แบบดั้งเดิม โฟโตนิกส์ และควอนตัม ซึ่งแต่เดิมได้รับการพัฒนาแยกจากกัน ก่อให้เกิดสถาปัตยกรรมที่เป็นหนึ่งเดียวและมีประสิทธิภาพ ทีมวิจัยได้ร่วมกันออกแบบตั้งแต่เริ่มต้นเพื่อให้มั่นใจว่าส่วนประกอบต่างๆ สามารถทำงานร่วมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยให้ชิปทำงานได้อย่างแม่นยำและเสถียร

ด้วยข้อได้เปรียบที่โดดเด่นในด้านความกะทัดรัด ความสามารถในการทำงานอัตโนมัติ และความสะดวกในการผลิต ชิปควอนตัมนี้จะเป็นรากฐานสำหรับการใช้งานจริงมากมาย ตั้งแต่เครือข่ายการสื่อสารป้องกันการดักฟัง เซ็นเซอร์ทางการแพทย์รุ่นใหม่ ไปจนถึงระบบประมวลผลควอนตัมที่สามารถแทนที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในอนาคต

นี่ยังเป็นสัญญาณว่าการประมวลผลควอนตัมกำลังก้าวข้ามขีดจำกัดระหว่างการวิจัยและการประยุกต์ใช้งานอย่างค่อยเป็นค่อยไป ความสำเร็จในการผลิตชิปนี้ไม่เพียงแต่เป็นก้าวสำคัญทางเทคนิคเท่านั้น แต่ยังเป็นก้าวสำคัญเชิงกลยุทธ์ในการนำเทคโนโลยีควอนตัมมาสู่ โลก แห่งความเป็นจริงอีกด้วย

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