Сегодня 05 марта 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 🔥
Дефицит памяти поможет Broadcom подзаработать, но не так, как вы подумали 4 мин.
Геймплей антигравитационной гонки AGX GP от разработчика-одиночки заинтриговал фанатов F-Zero и Wipeout 39 мин.
Telegram обошёл WhatsApp и стал самым популярным мессенджером в России 44 мин.
Оружие для взлома iPhone, созданное для властей США, утекло к хакерам 2 ч.
Epic Games вернёт Fortnite в Play Store по всему миру, причём уже скоро 2 ч.
Konami подтвердила, что Castlevania: Belmont’s Curse от создателей Dead Cells не будет роглайком 3 ч.
Google отменила комиссию 30 % с транзакций в Play Store и упростит добавление конкурирующих магазинов в Android 4 ч.
Смартфоны Oppo скоро научатся отправлять фото и файлы на iPhone через AirDrop 4 ч.
Олдскульная стратегия Crown of Greed в духе Majesty позволит почувствовать себя королём — новый трейлер и дата выхода в Steam 6 ч.
Anthropic возобновила переговоры с Пентагоном в надежде исправить ситуацию 7 ч.
Nothing представила смартфоны Phone (4a) и Phone (4a) Pro — с новой подсветкой и повышенной ценой 10 мин.
Nothing представила накладные наушники Headphone (a) — автономность до 135 часов и активное шумоподавление за €159 10 мин.
GIP и EQT купили за $10,7 млрд крупнейшего в мире корпоративного поставщика чистой энергии AES, чтобы запитать ЦОД 2 ч.
OpenAI увеличила выручку до $25 млрд, сохранив лидерство над Anthropic — но до прибыли ещё далеко 2 ч.
ИИ, квантовые компьютеры и космос: Китай обозначил технологические приоритеты новой пятилетки 2 ч.
TerraPower Билла Гейтса получила разрешение на АЭС Natrium на расплаве солей — несмотря на опасения учёных 2 ч.
Asustor выпустила хранилище Lockerstor 24R Pro Gen2 на платформе AMD Ryzen 7 Pro 3 ч.
Intel передумала держать 18A только для себя — техпроцесс начнут активно предлагать сторонним клиентам 3 ч.
Крошечный одноплатный компьютер NanoPi NEO3 Plus оснащён процессором Rockchip RK3528A 3 ч.
Смартфоны Xiaomi скоро подорожают из-за дефицита памяти — глава компании пообещал смягчить удар для покупателей 4 ч.