Американские исследователи из Бостонского университета, Калифорнийского университета в Беркли и Северо-Западного университета заявили о создании первого в мире электронно-фотонно-квантового чипа на кристалле.
Устройство включает в себя 12 независимых, синхронизированных между собой, квантовых источников света и стабилизирующую электронику, размещенную на кристалле размером 45 нанометров. Это позволяет получать надежные потоки коррелированных пар фотонов и открывает путь к созданию масштабируемых процессов по производству чипов типа «фабрика квантового света» и систем, состоящих из большого количества таких микросхем, которые будут работать вместе.
«Квантовые вычисления, связь и сенсорика находятся на многолетнем пути от концепции до реальности. Это небольшой шаг на этом пути, но важный, поскольку он показывает, что мы можем создавать воспроизводимые квантовые системы, управляемые на промышленных предприятиях по производству полупроводников», — объясняет ведущий автор исследования из кафедры электротехники и вычислительной техники Бостонского университета Милош Попович.
Технологии квантовых вычислений и связи требуют постоянного потока фотонов. Для обеспечения этого американские исследователи разместили на чипе 12 крошечных «квантовых световых фабрик», каждая из которых имеет размеры не более 1 миллиметра.
Эти фабрики питаются от лазера и генерируют коррелированные пары фотонов с помощью микрокольцевых резонаторов. Эти резонаторы чрезвычайно чувствительны к температурным колебаниям и отклонениям в процессе производства, что может повлиять на стабильную генерацию света.
Для того, чтобы обойти эти ограничения, исследователи интегрировали в чип систему стабилизации квантовых резонаторов в режиме реального времени. В каждый резонатор были интегрированы фотодиоды для обнаружения рассогласования с входным лазерным излучением, в то время как встроенные нагреватели и управляющая электроника непрерывно корректировали любое отклонение температуры.
Каждый резонатор должен оставаться синхронизированным с входным лазерным излучением даже при наличии температурного дрейфа и помех от соседних устройств, включая одиннадцать других источников фотонных пар на кристалле. Поскольку чип использует встроенную обратную связь для стабилизации каждого источника, он ведет себя предсказуемо, несмотря на изменения температуры и производственные отклонения, что является важнейшим требованием для масштабирования квантовых систем.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Electronics
Источник: TechXplore
Сообщить об опечатке
Текст, который будет отправлен нашим редакторам: