أول شريحة كمية تولد الضوء وتثبته

لأول مرة، نجح علماء أمريكيون في إنشاء شريحة سيليكون قادرة على توليد الضوء الكمي والتحكم فيه، مما يفتح نقطة تحول في تسويق تكنولوجيا الكم.

لأول مرة، نجح العلماء في دمج مصدر ضوء كمي (فوتونيات) ودائرة تحكم إلكترونية على شريحة سيليكون مجهرية واحدة. هذه الشريحة، التي لا يتجاوز عرضها 1 مم²، قادرة على توليد أزواج فوتونية كمية وضبط الإشارة آنيًا، وهو أمر غير مسبوق في صناعة تكنولوجيا الرقائق الدقيقة.

أُنجز هذا العمل الرائد فريقٌ متعدد التخصصات من ثلاثٍ من أفضل جامعات البلاد: جامعة نورث وسترن، وجامعة كاليفورنيا - بيركلي، وجامعة بوسطن. صُنعت الشريحة في مصنع أشباه موصلات تجاري باستخدام عملية CMOS قياسية، تُشبه التقنية المُستخدمة في تصنيع رقائق الحاسوب للأغراض العامة اليوم.

شريحة السيليكون التي تدمج مصدر الضوء الكمي ودائرة التحكم الإلكترونية تحت المجهر.

بدلاً من استخدام المعدات الضخمة والمختبرات المجهزة خصيصًا كما في السابق، تستطيع الشريحة الجديدة توليد الضوء الكمي والتحكم فيه من خلال دمج عدة مكونات دقيقة: مرنانات حلقية، ومستشعرات كهروضوئية، ودوائر تغذية راجعة حرارية. عند تسليط ليزر على حلقات الرنان المحفورة على سطح الشريحة، يُنتج أزواجًا من الفوتونات ذات حالات كمية متشابكة، وهي أساس كيوبتات الضوء.

بخلاف الأنظمة السابقة، الحساسة لدرجة الحرارة والمعرضة للاضطرابات، تتميز هذه الشريحة بقدرتها على المعايرة الذاتية بفضل آلية التغذية الراجعة المدمجة. تراقب المستشعرات مصدر الضوء باستمرار وترسل إشارات إلى السخان لضمان ظروف مثالية. تتم هذه العملية بالكامل على الشريحة دون الحاجة إلى أي أجهزة خارجية.

والأهم من ذلك، أن الشريحة مُصنّعة بتقنية CMOS بدقة 45 نانومتر، ما يعني عدم الحاجة إلى مصنع متخصص، وانخفاض تكاليف التصنيع، وقابلية التوسع العالية. تُعدّ هذه خطوة بالغة الأهمية لتكنولوجيا الكمّ للانتقال من البيئة التجريبية إلى التسويق التجاري واسع النطاق.

يتيح التصميم المتكامل للشريحة الكمومية العمل بدقة دون الحاجة إلى معدات مساعدة.

يُنتج الجمع بين ثلاثة مجالات تكنولوجية - وهي الإلكترونيات الكلاسيكية، والفوتونيات، والكم - والتي طُوّرت بشكل منفصل تقليديًا - بنيةً موحدةً وفعّالة. وقد شارك فريق البحث في تصميم الشريحة منذ البداية لضمان توافق مكوناتها وتكاملها، مما يُساعدها على العمل بدقة واستقرار.

بفضل المزايا المتميزة من حيث الحجم الصغير والقدرة على التشغيل الذاتي وسهولة الإنتاج، ستكون هذه الشريحة الكمومية الأساس للعديد من التطبيقات العملية: من شبكات الاتصالات المضادة للتنصت، وأجهزة الاستشعار الطبية من الجيل الجديد، إلى أنظمة المعالجة الكمومية التي يمكن أن تحل محل أجهزة الكمبيوتر العملاقة في المستقبل.

وهذا أيضًا مؤشر على أن الحوسبة الكمومية تتخطى تدريجيًا الحدود بين البحث والتطبيق. ولا يُعدّ نجاح بناء هذه الشريحة إنجازًا تقنيًا فحسب، بل يُعدّ أيضًا خطوة استراتيجية نحو تطبيق تقنيات الكم على أرض الواقع.

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