Впервые учёным удалось успешно интегрировать квантовый источник света (фотонику) и электронную схему управления на одном микроскопическом кремниевом чипе. Этот чип шириной всего 1 мм² способен генерировать пары квантовых фотонов и регулировать сигнал в реальном времени — беспрецедентный случай в индустрии микросхем.
Новаторская работа была выполнена междисциплинарной группой из трёх ведущих университетов страны: Северо-Западного университета, Калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley) и Бостонского университета (BU). Чип был изготовлен на коммерческом заводе по производству полупроводников с использованием стандартного КМОП-процесса, аналогичного технологии, используемой сегодня для производства универсальных компьютерных микросхем.
Вместо громоздкого оборудования и специально оборудованных лабораторий, как в прошлом, новый чип способен генерировать и контролировать квантовый свет, интегрируя несколько миниатюрных компонентов: кольцевые резонаторы, фотоэлектрические датчики и схемы тепловой обратной связи. При воздействии лазера на кольца резонаторов, вытравленные на поверхности чипа, создаются пары фотонов с запутанными квантовыми состояниями, которые являются основой кубитов света.
В отличие от предыдущих систем, чувствительных к температуре и подверженных помехам, этот чип способен самокалиброваться благодаря встроенному механизму обратной связи. Датчики непрерывно контролируют источник света и посылают сигналы нагревателю для обеспечения оптимальных условий. Весь процесс происходит внутри чипа без необходимости использования каких-либо внешних устройств.
Что ещё важнее, чип производится по 45-нм КМОП-технологии, что означает отсутствие необходимости в специализированном производстве, низкую стоимость производства и высокую масштабируемость. Это чрезвычайно важный шаг для выхода квантовых технологий из экспериментальной среды к масштабной коммерциализации.
Сочетание трёх технологических областей: классической электроники, фотоники и квантовой, которые традиционно развивались раздельно, — создаёт единую и эффективную архитектуру. Исследовательская группа с самого начала совместно проектировала чип, чтобы гарантировать совместимость и слаженную работу компонентов, что способствует точной и стабильной работе чипа.
Благодаря выдающимся преимуществам в компактности, способности к самообслуживанию и простоте производства этот квантовый чип станет основой для множества практических приложений: от сетей связи с защитой от подслушивания, медицинских датчиков нового поколения до систем квантовой обработки, которые в будущем могут заменить суперкомпьютеры.
Это также признак того, что квантовые вычисления постепенно преодолевают границу между исследованиями и практическим применением. Успешное создание этого чипа — не только техническая веха, но и стратегический шаг на пути к внедрению квантовых технологий в реальный мир .
Источник: https://khoahocdoisong.vn/con-chip-luong-tu-dau-tien-tu-tao-va-on-dinh-anh-sang-post1554962.html
Комментарий (0)