Группа исследователей из Северо-Западного университета, Бостонского университета и Калифорнийского университета в Беркли впервые смогла внедрить сложную квантовую фотонику непосредственно в традиционный кремниевый чип вместе с электроникой управления, информирует 24 Канал.
Смотрите также От микроскопа до 3D-модели: как украинские инженеры изменили разработку полупроводников
Новое устройство, размером всего 1×1 миллиметр, само создает и сразу стабилизирует квантовый свет. Это позволяет создавать пары фотонов – элементарных "кубитов" для хранения и обработки информации при световых квантовых вычислениях, связи и сенсорах.
Почему это достижение важно?
Главная инновация – полная интеграция фотонных и электронных компонентов в стандартном кремниевом чипе, произведенном на промышленном заводе. Обычно для стабильной работы квантовых световых устройств нужен большой внешний аппарат, занимающий много места.
Однако этот чип имеет встроенную систему электронной обратной связи: сенсоры отслеживают, если свет сдвинулся из-за изменения температуры, и подают сигнал на встроенный миниатюрный нагреватель, который возвращает систему в стабильный режим.
Архитектура использует микрокольцевые резонаторы – крошечные кольцеобразные каналы в кремнии, каждый тоньше толщины человеческого волоса. Именно в этих каналах, когда туда направляется лазер, естественным образом возникают пары связанных фотонов.
Приближенное изображение чипа / Фото Northwestern
Демонстрация того, что этот процесс удалось перенести внутрь чипа вместе с автоматической стабилизацией, открывает путь к массовому производству квантовых устройств с применением привычных методов микроэлектроники.
Ученые отмечают, что для реализации этого подхода объединили усилия физиков, инженеров и специалистов по высокотехнологичному производству. Благодаря этому решение стало возможным не только для лабораторий, но и для коммерческих целей.
В дальнейшем эта технология может сделать квантовые устройства более доступными и портативными, а главное – открытыми для масштабирования, поскольку сама отрасль постоянно развивается. Например, недавно представили первую в мире операционную систему для квантовых компьютеров, которую уже протестировали на трех различных системах.