ซูเปอร์ชิปไฮบริดของโฟโตนิกส์ อิเล็กทรอนิกส์ และควอนตัม

นักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จในการสร้าง "โรงงานแสงควอนตัม" ที่ย่อขนาดลงในชิปซิลิกอนที่มีขนาดเท่าปลายนิ้ว

ชิปไฮบริดตัวแรกที่ผสานรวมเทคโนโลยีโฟโตนิกส์ อิเล็กทรอนิกส์ และกลศาสตร์ควอนตัม ภาพ: มหาวิทยาลัยบอสตัน

จากการวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Electronic นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยบอสตัน มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ และมหาวิทยาลัยนอร์ทเวสเทิร์น ได้ประสบความสำเร็จในการสร้าง "โรงงานผลิตแสงควอนตัม" ขนาดเล็กบนชิปซิลิคอนขนาด 1 ตารางมิลลิเมตร

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ชิปตัวนี้ผลิตขึ้นโดยใช้กระบวนการผลิต CMOS มาตรฐาน 45 นาโนเมตร ซึ่งเป็นกระบวนการเดียวกับที่ใช้สำหรับโปรเซสเซอร์ยอดนิยมอย่าง x86 และ ARM ทำให้ฮาร์ดแวร์ควอนตัมเข้าใกล้ โลก ของการผลิตจำนวนมากมากขึ้นอีกขั้น

นอกจากนี้ ความก้าวหน้านี้ยังอาจปูทางไปสู่การคำนวณควอนตัมในระดับที่ปรับขนาดได้ ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้การตั้งค่าเฉพาะ แต่ยังคงอาศัยเทคนิคการผลิตจำนวนมากได้

เว็บไซต์ Tom's Hardware อธิบายชิปนี้ว่าเป็นต้นแบบสำหรับกระบวนการผลิตแบบควอนตัมในอนาคต โดยประกอบด้วยวงแหวนซิลิคอนขนาดเล็ก 12 วง ซึ่งรู้จักกันในชื่อ "ไมโครริงเรโซเนเตอร์"

แต่ละวงจรการทำงานภายในนั้นทำหน้าที่เป็นตัวสร้างคู่โฟตอนที่มีคุณสมบัติควอนตัมเฉพาะตัว คู่โฟตอนเหล่านี้เป็นหัวใจสำคัญของเทคโนโลยีควอนตัมหลายอย่าง แต่โดยทั่วไปแล้วการผลิตคู่โฟตอนเหล่านี้ต้องใช้ระบบห้องปฏิบัติการที่เปราะบาง ด้วยการค้นพบใหม่นี้ เราสามารถสร้างคู่โฟตอนได้โดยตรงบนชิปด้วยปลายนิ้วเพียงอย่างเดียว

นอกจากนี้ รายละเอียดที่น่าสนใจอีกอย่างคือ ชิปนี้ไม่เพียงแต่สร้างแสงควอนตัมเท่านั้น แต่ยังช่วยรักษาเสถียรภาพของแสงนั้นด้วย

ตัวเรโซเนเตอร์แบบไมโครริงมีความทนทานแต่ไม่เสถียร การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของอุณหภูมิหรือลักษณะการผลิตอาจทำให้การทำงานผิดเพี้ยนและหยุดการไหลของโฟตอนได้

เพื่อแก้ปัญหานี้ นักวิจัยได้สร้างระบบป้อนกลับโดยตรงลงในชิป โดยที่ตัวเรโซเนเตอร์แต่ละตัวจะมีโฟโตไดโอดขนาดเล็กเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพ พร้อมด้วยองค์ประกอบความร้อนขนาดเล็กและวงจรควบคุมที่ทำการปรับเปลี่ยนได้ทันที

วิธีการปรับจูนอัตโนมัตินี้ช่วยให้ตัวเรโซเนเตอร์ทั้ง 12 ตัวทำงานร่วมกันได้อย่างลงตัว โดยไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ปรับเสถียรภาพขนาดใหญ่

"นี่เป็นก้าวเล็กๆ แต่สำคัญมาก มันแสดงให้เห็นว่าเราสามารถสร้างระบบควอนตัมที่มีเสถียรภาพและทำซ้ำได้ในสภาพแวดล้อมการผลิตทางอุตสาหกรรมได้อย่างแน่นอน" มิโลส โปโปวิช รองศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยบอสตันและผู้ร่วมเขียนงานวิจัยกล่าว

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