Сегодня 15 апреля 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Электронно-фотонный квантовый чип впервые изготовили на обычном полупроводниковом заводе — массовое производство не за горами

GlobalFoundries сделала маленький шаг к масштабному производству квантовых платформ, включая процессоры. Впервые на обычной полупроводниковой линии её специалисты изготовили электронно-фотонный квантовый чип, сочетающий источник запутанных пар фотонов и блок управления этим источником. Сама электронная и квантовая схема была разработана учёными из трёх университетов США, появившись на свет после почти десяти лет кропотливой работы.

 Источник изображений: Northwestern University

Источник изображений: Northwestern University

Интегрированное полупроводниковое решение со встроенным квантовым источником света разработали исследователи из Северо-Западного университета (Northwestern University), Бостонского университета (BU) и др. Первый в своём роде кремниевый чип сочетает в себе компоненты, генерирующие квантовый свет (фотонику), с классическими электронными схемами управления — и всё это на площади всего один на один миллиметр. Таким образом, чип не только генерирует квантовый свет, но и имеет встроенную интеллектуальную электронную систему, обеспечивающую его стабильность.

Подобная фотонно-электронная интеграция позволяет одному чипу надёжно генерировать поток пар фотонов — базовых единиц, кодирующих квантовую информацию, необходимых для квантовой коммуникации, приёма и обработки света. Поскольку микросхема была изготовлена на коммерческой полупроводниковой фабрике компании GlobalFoundries, это свидетельствует о возможности её крупносерийного производства.

«Для квантовых экспериментов в лаборатории обычно требуется громоздкое оборудование и идеальные, чистые условия, — поясняют учёные. — Мы взяли большую часть этой управляющей электроники и поместили её в один чип. Теперь у нас есть чип со встроенным электронным управлением, который стабилизирует квантовый процесс в реальном времени. Это ключевой шаг на пути к созданию масштабируемых квантовых фотонных систем».

Открытие обещает привести к значительной трансформации квантовых вычислений, связи и датчиков. Современные решения для стабилизации квантовых состояний и управления ими требуют как особых условий — жёсткого экранирования и криогенных температур, — так и сложного оборудования, что затрудняет миниатюризацию и масштабирование. Незначительные изменения температуры, производственные дефекты и даже тепло, выделяемое самими компонентами квантовой схемы, могут полностью вывести из строя всю систему.

Базовый генератор запутанных пар фотонов учёные из Северо-Западного университета разработали и испытали ещё в 2006 году. Система работает на основе кольцевых резонаторов, в которые направляется сфокусированный пучок света. Резонаторы вытравливаются в кремнии, и, таким образом, их изготовление совместимо с КМОП-процессом, используемым для производства транзисторов и других компонентов чипа на той же подложке. При попадании концентрированного светового пучка в крошечные каналы соответствующей конструкции, вытравленные в кремнии, естественным образом генерируются пары фотонов. Эти пары неразрывно связаны и могут служить кубитами.

В новом исследовании команда учёных интегрировала крошечные кольцевые каналы, каждый из которых в несколько раз тоньше человеческого волоса, в кремниевый чип. Когда мощный лазер освещает эти каналы, называемые микрокольцевыми резонаторами, в них генерируются пары фотонов. Чтобы управлять светом, команда добавила фототоковые датчики, работающие как миниатюрные мониторы. Если источник света изменяет параметры из-за температурных колебаний или других помех (длину волны, интенсивность или фазу), датчики посылают сигнал на встроенный нагреватель, который возвращает источник фотонов в оптимальное состояние.

Поскольку для стабилизации чип использует встроенную систему обратной связи, его поведение остаётся предсказуемым несмотря на внешние воздействия и производственные отклонения, что крайне важно для масштабируемости. Это также позволяет обойтись без обилия внешнего оборудования.

Чтобы сложный квантовый чип можно было изготовить по стандартной КМОП-технологии, учёные применили продуманную стратегию проектирования: они встроили фотонные компоненты непосредственно в существующие структуры, которые уже используются на коммерческих фабриках для производства компьютерных чипов.

По мере роста масштабов и сложности квантово-фотонных систем такие интегрированные чипы могут стать основой для новых технологий — от защищённых сетей связи до передовых сенсоров и полноценной инфраструктуры квантовых вычислений.

«Квантовые вычисления, связь и датчики давно находятся на пути от концепции к реальности, — говорят авторы исследования. — Это небольшой, но важный шаг, потому что он показывает: мы можем создавать воспроизводимые, управляемые квантовые системы на коммерческих полупроводниковых заводах».

Непосредственно изготовление чипа стало возможным благодаря десятилетней работе GlobalFoundries по интеграции кремниевой фотоники в производство. В 2015 году компания начала сотрудничество со стартапом Ayar Labs, разработавшим технологии встраивания фотонных узлов в кремний.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
«Группа Астра» представила неизменяемый режим Astra Linux Server для контейнерных сред 5 ч.
Звезда Marvel’s Spider-Man 2 взбудоражил фанатов тизером Marvel’s Spider-Man 3 6 ч.
Трилогия классических ролевых игр Gothic выйдет на консолях Xbox и PlayStation до конца ноября 7 ч.
Apple давит на блогера из-за утечки iOS 26 — требует раскрыть источники 7 ч.
Подразделение Microsoft в России признано банкротом 8 ч.
Приложение Google для настольных компьютеров теперь доступно пользователям Windows по всему миру 8 ч.
Киберпанковый боевик Replaced добрался до релиза и заслужил одобрение критиков — игра приятно удивила ценой в российском Steam 9 ч.
Starfield вышла на PS5 в неиграбельном виде, но Bethesda пообещала всё исправить 9 ч.
Microsoft объяснила, почему незаметно отказалась от возможности активации Windows 11 по телефону 10 ч.
Adobe закрыла серьёзную уязвимость в Acrobat Reader, позволявшую атаковать систему через PDF-файлы 10 ч.
Новая статья: Обзор игрового OLED 4K-монитора MSI MAG 322UP QD-OLED E16: достаточный уровень 3 ч.
Sophia Space обкатает софт на ИИ-спутниках Kepler перед запуском собственных космических ЦОД 5 ч.
Sony представила игровой OLED-монитор Inzone M10S II с частотой до 720 Гц и ценой $1100 6 ч.
Sony выпустила полноразмерную игровую открытую гарнитуру Inzone H6 Air с пространственным звуком за $200 6 ч.
Rolls-Royce разработает малые модульные ядерные реакторы для Великобритании 8 ч.
«Медведково-2», флагманский объект РТК-ЦОД, вошёл в реестр дата-центров Минцифры России 9 ч.
Представлена серия экшн-камер GoPro Mission 1 с поддержкой съёмной оптики Micro Four Thirds 10 ч.
Энтузиаст запустил ИИ-модель на древнем мини-ЭВМ PDP-11 с процессором на 6 МГц и 64 Кбайт ОЗУ 10 ч.
Amazon поглотила спутникового оператора Globalstar за $11,57 млрд и договорилась о сотрудничестве с Apple 10 ч.
Опубликованы изображения смартфона-раскладушки Motorola Razr 70 11 ч.