Сегодня 05 мая 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 🔥
Прочувствуй Kingdom Come: Deliverance 2 по-новому: Warhorse выпустила духи с запахом Индржиха 2 ч.
Anthropic представила ИИ-агентов для решения финансовых задач и работы с отчётностью 3 ч.
Классическую Diablo едва не загубила налоговая — как Blizzard спасла легендарную экшен-RPG 3 ч.
«Яндекс» потратит до 50 млрд рублей на выкуп акций — ради мотивации сотрудников 4 ч.
ИИ-бот Claude удалось «разговорить» до вредоносного кода и рецептов взрывчатки — хотя напрямую о них даже не спрашивали 5 ч.
Microsoft, xAI и Google согласились отдавать ИИ-модели властям США на проверку безопасности 6 ч.
Google повысила вознаграждение за обнаружение эксплойтов в Android до $1,5 млн 6 ч.
Google внедрит «аналог блокчейна» для проверки подлинности приложений и модулей Android 6 ч.
Суд в Москве оштрафовал Telegram на 7 млн, а Google — на 15,2 млн рублей 6 ч.
«Это не распознавание лиц»: в Facebook и Instagram встроили ИИ, который выявляет детей по росту и строению скелета 6 ч.
В Китае установили крупнейший в мире плавучий морской ветряк — с ротором площадью в семь футбольных полей 3 мин.
Актёр засветил грядущие наушники Sony WH-1000XX — премиальная модель обойдётся в $649 2 ч.
PlayStation 5 с Linux показала почти нативную производительность в играх из Steam 3 ч.
Bose представила линейку домашней акустики Lifestyle Ultra Collection — от $299 за колонку до $1099 за саундбар 4 ч.
Глава Nvidia: Китай не должен получать передовые ИИ-чипы Blackwell и Rubin — всё лучшее должно быть у США 5 ч.
По бумагам всё чисто: Малайзия стремительно становится хабом ИИ ЦОД, благодаря доступности чипов NVIDIA и лояльности к клиентам из Китая 6 ч.
Adata выпустила память с «бесконечным зеркалом» — XPG Novakey RGB DDR5 объёмом до 32 Гбайт и скоростью до 6400 МТ/с 6 ч.
Анонсирован смартфон Honor Play 80 Plus с батареей на 7500 мА·ч и Snapdragon 4 Gen 4 по цене от $249 6 ч.
Be quiet! выпустила кулеры Dark Rock 6 и Dark Rock Pro 6 весом больше килограмма для процессоров с TDP до 300 Вт 6 ч.
Флагманский внедорожник Xiaomi показался на дорожных испытаниях 6 ч.