Друкована плата з чипом під мікроскопом/Boston University
Американські дослідники з Бостонського університету, Каліфорнійського університету у Берклі та Північно-Західного університету заявили про створення першого у світі електронно-фотонно-квантового чипу на кристалі.
Пристрій включає в себе 12 незалежних, синхронізованих між собою, квантових джерел світла та стабілізуючу електроніку, розміщену на кристалі розміром 45 нанометрів. Це дозволяє отримувати надійні потоки корельованих пар фотонів і відкриває шлях до створення масштабованих процесів з виробництва чипів типу «фабрика квантового світла» та систем, що складатимуться з великої кількості таких мікросхем, які працюватимуть разом.
«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.
Технології квантових обчислень та зв’язку вимагають постійного потоку фотонів. Для забезпечення цього американські дослідники розмістили на чипі 12 крихітних «квантових світлових фабрик», кожна з яких має розміри не більше 1 міліметра.
Ці фабрики живляться від лазеру і генерують корельовані пари фотонів за допомогою мікрокільцевих резонаторів. Ці резонатори надзвичайно чутливі до температурних коливань і відхилень в процесі виробництва, що може вплинути на стабільну генерацію світла.
Для того, аби обійти ці обмеження, дослідники інтегрували в чип систему стабілізації квантових резонаторів в режимі реального часу. У кожен резонатор були інтегровані фотодіоди для виявлення неузгодженості з вхідним лазерним випромінюванням, в той час як вбудовані нагрівачі і керуюча електроніка безперервно коригували будь-яке відхилення температури.
Кожен резонатор має залишатися синхронізованим із вхідним лазерним випромінюванням навіть за наявності температурного дрейфу та перешкод від сусідніх пристроїв, включаючи одинадцять інших джерел фотонних пар на кристалі. Оскільки чип використовує вбудований зворотний зв’язок для стабілізації кожного джерела, він поводиться передбачувано, незважаючи на зміни температури та виробничі відхилення, що є найважливішою вимогою для масштабування квантових систем.
Результати дослідження опубліковані у журналі Nature Electronics
Джерело: TechXplore