科学者たちは初めて、量子光源（フォトニクス）と電子制御回路を同一の微小シリコンチップ上に集積することに成功しました。わずか1mm²幅のこのチップは、量子光子対を生成し、信号をリアルタイムで調整することが可能です。これは、マイクロチップ技術業界において前例のないことです。
この画期的な研究は、全米トップクラスの3大学、ノースウェスタン大学、カリフォルニア大学バークレー校（UCバークレー）、ボストン大学（BU）からなる学際的なチームによって行われました。このチップは、今日の汎用コンピュータチップの製造に使用されている技術に類似した標準的なCMOSプロセスを用いて、商用半導体ファウンドリーで製造されました。
この新しいチップは、従来の大型装置や特別な設備を備えた研究室を必要としません。リング共振器、光電センサー、熱フィードバック回路といった複数の小型部品を統合することで、量子光の生成と制御を可能にします。チップ表面にエッチングされた共振器リングにレーザーを照射すると、量子もつれ状態を持つ光子対が生成され、これが光量子ビットの基礎となります。
温度に敏感で外乱の影響を受けやすい従来のシステムとは異なり、このチップは内蔵のフィードバック機構により自己キャリブレーションが可能です。センサーが光源を継続的に監視し、ヒーターに信号を送信して最適な状態を維持します。このプロセス全体は、外部デバイスを必要とせず、チップ内で実行されます。
さらに重要なのは、このチップが45nm CMOSプロセスで製造されていることです。つまり、専用ファブは不要で、製造コストが低く、高い拡張性を備えています。これは、量子技術を実験環境から大規模な商用化へと移行させる上で、極めて重要な一歩となります。
従来は個別に開発されてきた古典電子工学、フォトニクス、量子という3つの技術分野を組み合わせることで、統一された効率的なアーキテクチャが実現しました。研究チームは、コンポーネントの互換性を確保し、連携して動作することで、チップの正確かつ安定した動作を実現するために、当初からチップを共同設計しました。
この量子チップは、コンパクトさ、自動運転能力、製造の容易さといった優れた利点を備えており、盗聴防止通信ネットワーク、新世代の医療センサー、将来スーパーコンピュータに取って代わる量子処理システムに至るまで、多くの実用的なアプリケーションの基盤となるでしょう。
これは、量子コンピューティングが研究と応用の境界を徐々に越えつつあることの兆候でもあります。このチップの構築成功は、技術的なマイルストーンであるだけでなく、量子技術を現実世界に導入するための戦略的な一歩でもあります。
出典: https://khoahocdoisong.vn/con-chip-luong-tu-dau-tien-tu-tao-va-on-dinh-anh-sang-post1554962.html
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