Перший квантовий чіп, який генерує та стабілізує світло

Американські вчені вперше створили кремнієвий чіп, здатний генерувати та контролювати квантове світло, відкривши поворотний момент для комерціалізації квантових технологій.

Вперше вчені успішно інтегрували квантове джерело світла (фотоніку) та електронну схему керування на одному мікроскопічному кремнієвому чіпі. Цей чіп, шириною лише 1 мм², здатний генерувати пари квантових фотонів та регулювати сигнал у режимі реального часу – щось безпрецедентне в галузі мікрочіпових технологій.

Цю новаторську роботу виконала міждисциплінарна дослідницька група з трьох провідних університетів США: Північно-Західного університету, Каліфорнійського університету в Берклі (UC Berkeley) та Бостонського університету (BU). Чіп був виготовлений на комерційному напівпровідниковому ливарному заводі з використанням стандартного КМОП-процесу, подібного до технології, що використовується для виробництва комп'ютерних чіпів загального призначення сьогодні.

Кремнієвий чіп, що інтегрує квантове джерело світла та електронну схему керування під мікроскопом.

Замість того, щоб вимагати громіздкого обладнання та спеціально обладнаних лабораторій, як раніше, новий чіп може генерувати та керувати квантовим світлом, одночасно інтегруючи багато крихітних компонентів: кільцеві резонатори, фотоелектричні датчики та схеми теплового зворотного зв'язку. Коли лазер спрямовує на резонаторні кільця, вигравірувані на поверхні чіпа, він створює пари фотонів з квантовою заплутаністю, що є основою кубітів світла.

На відміну від попередніх систем, які чутливі до температури та схильні до перешкод, цей чіп може самокалібруватися завдяки вбудованому механізму зворотного зв'язку. Датчики постійно контролюватимуть джерело світла та надсилатимуть сигнали до нагрівача, щоб забезпечити оптимальний стан. Весь цей процес відбувається безпосередньо на чіпі без підтримки будь-якого зовнішнього пристрою.

Що ще важливіше, чіп виготовляється за 45-нм CMOS-процесом, що означає відсутність потреби у спеціалізованому виробництві, низькі виробничі витрати та високу масштабованість. Це надзвичайно важливий крок для виходу квантової технології з експериментального середовища до масштабної комерціалізації.

Інтегрована конструкція дозволяє квантовому чіпу працювати точно без потреби в допоміжному обладнанні.

Поєднання трьох технологічних напрямків: класичної електроніки, фотоніки та квантової механіки, які традиційно розроблялися окремо, створило єдину та ефективну архітектуру. Дослідницька група з самого початку спільно розробляла її, щоб забезпечити сумісність компонентів та їхню спільну роботу, допомагаючи чіпу працювати точно та стабільно.

Завдяки видатним перевагам компактності, автономності та простоті виробництва, цей квантовий чіп стане основою для багатьох практичних застосувань: від мереж зв'язку із захистом від прослуховування та медичних датчиків нового покоління до систем квантової обробки, які можуть замінити суперкомп'ютери в майбутньому.

Це також ознака того, що квантові обчислення поступово перетинають межу між дослідженнями та застосуванням. Успішне виробництво цього чіпа є не лише технічною віхою, а й стратегічним кроком у впровадженні квантових технологій у реальний світ .

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