Наукове досягнення: чіп, який інтегрує електроніку, фотоніку та квантові технології.

Цю інформацію наводить "Kreschatic", цитуючи SciTechDaily.

Навігація Особливості інтеграції фотонних технологій та їх стабілізації Інноваційні підходи у виробничих процесах Перспективи розширення квантових систем Вплив на розвиток квантових технологій у майбутньому

Перший у світі гібридний чіп, який інтегрує електронні, фотонні та квантові компоненти на одному кремнієвому кристалі, відкриває нові перспективи для розвитку квантових технологій. Його створили вчені з Бостонського університету, Каліфорнійського університету в Берклі та Північно-західного університету, використовуючи стандартний 45-нанометровий напівпровідниковий процес.

Ця інновація дозволяє на одному кристалі генерувати потоки корельованих фотонних пар, які є фундаментом для квантових обчислень, комунікацій та сенсорики. Новий чіп позначає важливий крок у масштабуванні виробництва "фабрик квантового світла" та складних квантових систем із кількома взаємопов'язаними кристалами.

Інтеграція електроніки та фотоніки у єдину систему забезпечує стабільну роботу квантових джерел світла навіть при коливаннях температури та технологічних варіаціях. Кожен кристал містить до дванадцяти джерел квантового світла, які працюють паралельно та підтримують синхронізацію з лазерним живленням. Такий підхід дозволяє подолати основні технічні виклики, пов'язані з чутливістю фотонних резонаторів. Завдяки цьому гібридний чіп стає надійним будівельним блоком для майбутніх квантових технологій, які потребують масштабування та комерційного застосування.

Характеристики фотонної інтеграції та її стабілізації.

Основою генерації квантових фотонів служать мікрокільцеві резонатори, які точно налаштовані на резонанс з лазерним випромінюванням. Ці резонатори виявляють високу чутливість до зовнішніх факторів, що робить необхідним постійний контроль за їх роботою. Інтегровані фотодіоди, розміщені всередині резонаторів, здійснюють моніторинг їхнього стану, а вбудовані нагрівачі адаптують параметри у реальному часі. Завдяки механізму зворотного зв'язку система забезпечує синхронність і стабільність генерації фотонів навіть у випадках температурних коливань та впливу інших джерел.

Співдизайн електроніки та фотоніки сприяв створенню інноваційної платформи, яка відповідає високим стандартам квантової оптики, при цьому виготовляється за допомогою комерційної CMOS-технології. Це рішення відкриває нові горизонти для виробництва масштабованих і надійних квантових систем на звичайних напівпровідникових підприємствах. Така інтеграція є критично важливою для подальшого прогресу у сферах квантових обчислень, комунікацій і сенсорних технологій.

Новаторські підходи у виробничій діяльності

Чіп виготовлено за стандартним 45-нанометровим CMOS-процесом, що використовується в сучасній напівпровідниковій індустрії. Це означає доступність технології для масового виробництва і зниження витрат. Процес розробки відбувався за підтримки провідних університетів і промислових партнерів, зокрема GlobalFoundries та Ayar Labs, які забезпечили виготовлення і пакування пристрою. Таке партнерство поєднує наукові дослідження з комерційними можливостями, дозволяючи швидко переходити від лабораторних зразків до масштабних продуктів.

Використання стандартних виробничих платформ також забезпечує сумісність із вже наявними технологічними ланцюгами. Це спрощує процес інтеграції нових квантових компонентів в сучасні обчислювальні системи та прискорює реалізацію інновацій у різних сферах, таких як штучний інтелект, високопродуктивні обчислення і безпечний зв'язок. Цей підхід відкриває нові можливості для розвитку квантових технологій на промисловому рівні.

Можливості розширення квантових систем.

Поєднання різних джерел квантового світла в одному кристалі створює можливість для розробки модульних систем з високою продуктивністю. Подальше розширення таких гібридних чіпів сприяє формуванню складних квантових мереж і обчислювальних платформ. Важливо зазначити, що ці технології можуть функціонувати в звичних промислових умовах, що значно спрощує їх впровадження та комерційний розвиток. Розробка гібридних квантових чіпів відповідає зростаючим вимогам до обробки інформації в сучасному світі.

На сьогоднішній день багато молодих дослідників, які були залучені до цього проєкту, продовжують свою кар'єру в провідних компаніях, що займаються фотонними та квантовими технологіями. Це підкреслює великий потенціал і значущість цих розробок для галузі. Майбутнє квантових систем залежить від поєднання масштабованості, надійності та інтеграції з традиційними електронними платформами. Гібридний чіп відкриває нові горизонти в розвитку квантових технологій.

Вплив на майбутнє квантових технологій

Інтеграція електроніки, фотоніки та квантових процесів у єдиному пристрої створює основу для появи надійних і масштабованих квантових обчислювальних систем. Це також відкриває можливості для розвитку безпечних комунікаційних мереж і просунутих сенсорних технологій. Унікальність підходу полягає у можливості виготовлення пристроїв на звичних промислових платформах, що робить квантові технології більш доступними. Важливим є й те, що таке рішення враховує реальні виробничі обмеження і забезпечує стабільність роботи навіть за складних умов.

Цей прорив став прикладом успішної міждисциплінарної співпраці вчених із різних галузей, що об'єднали знання в електроніці, фотоніці та квантових науках. Його результати можуть прискорити розвиток квантових систем і розширити спектр їх застосувань. Відтепер створення масштабованих і керованих квантових пристроїв виходить за межі лабораторій і наближається до комерційного впровадження.

Нагадуємо, що раніше ми обговорювали причини, чому компанії переслідують ілюзорні цілі.