Команда науковців з Бостонського університету, Каліфорнійського університету у Берклі та Північно-Західного університету оголосила про розробку першого у світі квантового електронно-фотонного чипа, інтегрованого на одному кристалі.
Про це розповідає ProIT
Технологічний прорив у створенні квантових мікросхем
Унікальний пристрій має розмір лише 45 нанометрів і містить 12 незалежних, синхронізованих квантових джерел світла разом зі стабілізуючою електронікою. Така архітектура дозволяє генерувати надійні потоки корельованих пар фотонів, що відкриває нові можливості для створення масштабованих квантових систем, подібних до «фабрики квантового світла». Подібні системи потенційно можуть складатися з великої кількості ідентичних мікросхем, які функціонують у єдиній мережі.
«Квантові обчислення, зв’язок та сенсорика знаходяться на багаторічному шляху від концепції до реальності. Це невеликий крок на цьому шляху, але важливий, оскільки він показує, що ми можемо створювати квантові системи, що відтворюються, керовані на промислових підприємствах з виробництва напівпровідників», — пояснює провідний автор дослідження з кафедри електротехніки та обчислювальної техніки Бостонського університету Мілош Попович.
Особливості конструкції та стабілізації чипа
Для забезпечення постійного потоку фотонів, необхідного для квантових обчислень і зв’язку, дослідники розмістили на мікросхемі 12 компактних «квантових світлових фабрик» — кожна має розмір менше 1 міліметра. Вони живляться від лазера та генерують корельовані пари фотонів за допомогою мікрокільцевих резонаторів. Однак ці резонатори дуже чутливі до температурних змін і виробничих відхилень, що може впливати на стабільність світлового потоку.
Щоб уникнути цих проблем, у чип інтегрували систему стабілізації резонаторів у режимі реального часу. Кожен резонатор оснащений фотодіодами для фіксації розбіжностей із вхідним лазерним випромінюванням. Вбудовані нагрівачі та керуюча електроніка постійно коригують температурні коливання, що дозволяє зберігати синхронізацію навіть за наявності зовнішніх впливів та робочих відхилень.
Кожен резонатор зберігає узгодженість із лазерним сигналом навіть при температурному дрейфі чи впливі сусідніх пристроїв. Завдяки вбудованому зворотному зв’язку, чип демонструє передбачувану роботу, що надзвичайно важливо для подальшого масштабування квантових технологій. Детальні результати дослідження опубліковані у журналі Nature Electronics.
Електронно-фотонна квантова система на кристалі / Nature Electronics