ซูเปอร์ชิปไฮบริดของโฟโตนิกส์ อิเล็กทรอนิกส์ และควอนตัม

นักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จในการสร้าง "โรงงานแสงควอนตัม" ที่ย่อขนาดลงในชิปซิลิกอนที่มีขนาดเท่าปลายนิ้ว

ชิปไฮบริดตัวแรกที่ผสานรวมระหว่างโฟโตนิกส์ อิเล็กทรอนิกส์ และควอนตัม ภาพ: มหาวิทยาลัยบอสตัน

ตามการวิจัยที่ตีพิมพ์ใน Nature Electronics นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยบอสตัน มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ และมหาวิทยาลัยนอร์ธเวสเทิร์น ได้ประสบความสำเร็จในการสร้าง "โรงงานแสงควอนตัม" ขนาดจิ๋วบนชิปซิลิกอนขนาด 1 ตร.มม.

ที่เป็นเอกลักษณ์ยิ่งกว่านั้น ชิปรุ่นนี้สร้างขึ้นโดยใช้กระบวนการผลิต CMOS ขนาด 45 นาโนเมตรมาตรฐาน ซึ่งเป็นกระบวนการผลิตเดียวกับที่ใช้ในโปรเซสเซอร์ยอดนิยมอย่าง x86 และ ARM ทำให้ฮาร์ดแวร์ควอนตัมก้าวเข้าใกล้ โลก แห่งการผลิตจำนวนมากอีกขั้นหนึ่ง

นอกจากนี้ ความก้าวหน้าครั้งนี้อาจช่วยนำทางไปสู่การประมวลผลควอนตัมแบบปรับขนาดได้ ซึ่งไม่จำเป็นต้องมีการตั้งค่าพิเศษ แต่อาศัยเทคนิคการผลิตจำนวนมากแทน

Tom's Hardware เปรียบเทียบชิปดังกล่าวกับต้นแบบของสายการผลิตควอนตัมในอนาคตที่มีวงแหวนซิลิคอนขนาดเล็ก 12 วงที่เรียกว่า "ไมโครริงเรโซเนเตอร์"

วงแหวนแอคทีฟแต่ละวงทำหน้าที่เป็นตัวสร้างคู่โฟตอนที่มีคุณสมบัติเชิงควอนตัมเฉพาะตัว คู่โฟตอนเหล่านี้เปรียบเสมือนเส้นเลือดสำคัญของเทคโนโลยีควอนตัมมากมาย แต่โดยทั่วไปแล้วการผลิตต้องใช้อุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการที่เปราะบาง ด้วยการค้นพบใหม่นี้ พวกมันสามารถสร้างขึ้นได้โดยตรงบนชิปเพียงปลายนิ้วสัมผัส

อีกอย่างที่น่าสังเกตก็คือชิปไม่เพียงแต่สร้างแสงควอนตัมเท่านั้น แต่ยังช่วยรักษาแสงนั้นให้เสถียรอีกด้วย

เรโซเนเตอร์ไมโครริงมีความแข็งแรงแต่ไม่เสถียร การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหรือคุณลักษณะการผลิตเพียงเล็กน้อยอาจทำให้เรโซเนเตอร์ทำงานผิดปกติและหยุดการไหลของโฟตอน

เพื่อแก้ปัญหานี้ นักวิจัยได้สร้างระบบป้อนกลับลงในชิปโดยตรง โดยที่เรโซเนเตอร์แต่ละตัวจะมีโฟโตไดโอดขนาดเล็กเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพการทำงาน รวมถึงองค์ประกอบความร้อนขนาดเล็กและวงจรควบคุมที่ปรับเปลี่ยนได้ทันที

แนวทางการปรับแต่งอัตโนมัตินี้ทำให้เรโซเนเตอร์ทั้ง 12 ตัวทำงานร่วมกันอย่างสอดประสานอย่างสมบูรณ์แบบ โดยไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ปรับเสถียรภาพขนาดใหญ่

“นี่เป็นก้าวเล็กๆ แต่สำคัญ แสดงให้เห็นว่าการสร้างระบบควอนตัมที่เสถียรและทำซ้ำได้ในสภาพแวดล้อมการผลิตเชิงอุตสาหกรรมนั้นเป็นไปได้” มิโลช โปโปวิช รองศาสตราจารย์ประจำมหาวิทยาลัยบอสตัน และผู้เขียนร่วมของงานวิจัยนี้กล่าว

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