Прорив у квантових технологіях: створено перший електронно-фотонний чип для масового виробництва

Група дослідників із Північно-Західного університету, Бостонського університету й Каліфорнійського університету в Берклі вперше змогла впровадити складну квантову фотоніку безпосередньо у традиційний кремнієвий чип разом із електронікою керування, інформує 24 Канал.

Новий пристрій, розміром всього 1×1 міліметр, сам створює й одразу стабілізує квантове світло. Це дозволяє створювати пари фотонів – елементарних "кубітів" для зберігання й обробки інформації при світлових квантових обчисленнях, зв'язку та сенсорах.

Чому це досягнення важливе?

Головна інновація – повна інтеграція фотонних і електронних компонентів у стандартному кремнієвому чипі, виробленому на промисловому заводі. Зазвичай для стабільної роботи квантових світлових пристроїв потрібен великий зовнішній апарат, що займає багато місця.

Однак цей чип має вбудовану систему електронного зворотного зв'язку: сенсори відстежують, якщо світло зсунулося через зміну температури, й подають сигнал на вбудований мініатюрний нагрівник, який повертає систему в стабільний режим.

Архітектура використовує мікрокільцеві резонатори – крихітні кільцеподібні канали в кремнії, кожен тонший за товщину людської волосини. Саме в цих каналах, коли туди спрямовується лазер, природним чином виникають пари зв'язаних фотонів.

Наближене зображення чипа / Фото Northwestern

Демонстрація того, що цей процес вдалося перенести всередину чипа разом із автоматичною стабілізацією, відкриває шлях до масового виробництва квантових пристроїв із застосуванням звичних методів мікроелектроніки.

Науковці наголошують, що для реалізації цього підходу поєднали зусилля фізиків, інженерів та спеціалістів із високотехнологічного виробництва. Завдяки цьому рішення стало можливим не лише для лабораторій, а й для комерційних цілей.

Надалі ця технологія може зробити квантові пристрої більш доступними та портативними, а головне – відкритими для масштабування, оскільки сама галузь невпинно розвивається. Наприклад нещодавно представили першу у світі операційну систему для квантових комп’ютерів, яку вже протестували на трьох різних системах.