Işığı üreten ve sabitleyen ilk kuantum çipi

Bilim insanları , ilk kez bir kuantum ışık kaynağı (fotonik) ve bir elektronik kontrol devresini aynı mikroskobik silikon çipe başarıyla entegre ettiler. Sadece 1 mm² genişliğindeki bu çip, kuantum foton çiftleri üretebiliyor ve sinyali gerçek zamanlı olarak ayarlayabiliyor; bu, mikroçip teknolojisi sektöründe eşi benzeri görülmemiş bir şey.

Bu çığır açan çalışma, ABD'nin önde gelen üç üniversitesinden (Northwestern Üniversitesi, Kaliforniya Üniversitesi - Berkeley (UC Berkeley) ve Boston Üniversitesi (BU)) oluşan disiplinlerarası bir araştırma ekibi tarafından gerçekleştirildi. Çip, günümüzde genel amaçlı bilgisayar çiplerinin üretiminde kullanılan teknolojiye benzer, standart bir CMOS işlemi kullanılarak ticari bir yarı iletken dökümhanesinde üretildi.

Mikroskop altında kuantum ışık kaynağı ve elektronik kontrol devresini birleştiren silikon çip.

Yeni çip, daha önce olduğu gibi hantal ekipmanlar ve özel donanımlı laboratuvarlar gerektirmek yerine, birçok küçük bileşeni aynı anda entegre ederek kuantum ışığı üretip kontrol edebiliyor: halka rezonatörler, fotoelektrik sensörler ve termal geri besleme devreleri. Çipin yüzeyine kazınmış rezonatör halkalarına lazer tutulduğunda, ışık kübitlerinin temeli olan kuantum dolanıklığına sahip foton çiftleri oluşuyor.

Sıcaklığa duyarlı ve bozulmalara eğilimli önceki sistemlerin aksine, bu çip, dahili geri bildirim mekanizması sayesinde kendi kendini kalibre edebilir. Sensörler, ışık kaynağını sürekli olarak izler ve optimum durumu sağlamak için ısıtıcıya sinyaller gönderir. Tüm bu süreç, herhangi bir harici cihaz desteği olmadan doğrudan çip üzerinde gerçekleşir.

Daha da önemlisi, çip 45 nm CMOS prosesi kullanılarak üretiliyor; yani özel bir fabrikaya ihtiyaç duyulmuyor, üretim maliyetleri düşük ve ölçeklenebilirlik yüksek. Bu, kuantum teknolojisinin deneysel ortamdan çıkıp büyük ölçekli ticarileşmeye doğru ilerlemesi için son derece önemli bir adım.

Entegre tasarım, kuantum çipinin yardımcı ekipmana ihtiyaç duymadan hassas bir şekilde çalışmasını sağlar.

Geleneksel olarak ayrı ayrı geliştirilen klasik elektronik, fotonik ve kuantum olmak üzere üç teknolojik alanın birleşimi, birleşik ve verimli bir mimari yarattı. Araştırma ekibi, bileşenlerin uyumlu ve birlikte çalışmasını sağlayarak çipin doğru ve istikrarlı bir şekilde çalışmasına yardımcı olmak için en başından itibaren ortak tasarımlar yaptı.

Kompaktlık, kendi kendine çalışma yeteneği ve üretim kolaylığı gibi olağanüstü avantajlara sahip olan bu kuantum çipi, dinleme önleyici iletişim ağlarından, yeni nesil tıbbi sensörlere ve gelecekte süper bilgisayarların yerini alabilecek kuantum işleme sistemlerine kadar pek çok pratik uygulamanın temelini oluşturacak.

Bu aynı zamanda kuantum hesaplamanın araştırma ve uygulama arasındaki sınırı yavaş yavaş aştığının da bir işaretidir. Bu çipin başarılı bir şekilde üretilmesi yalnızca teknik bir dönüm noktası değil, aynı zamanda kuantum teknolojilerini gerçek dünyaya taşımada stratejik bir adımdır.

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