Сегодня 06 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 🔥
Спустя 10 лет в Steam вернулась амбициозная военная стратегия R.U.S.E. — с поддержкой Steam Deck и всеми DLC в комплекте 6 мин.
4 или 32 Гбайт: Microsoft запуталась в собственных рекомендациях по оперативной памяти для Windows 11 17 мин.
Gartner: пользователям VMware дешевле перейти на мейнфреймы IBM, чем приобрести новые лицензии у Broadcom 56 мин.
Инсайдер показал первый скриншот загадочной Assassinʼs Creed Invictus — Ubisoft отреагировала 2 ч.
Официальный сайт Daemon Tools уже месяц распространяет заражённый установщик с трояном 5 ч.
Meta снова навязала пользователям алгоритмы: ирландский регулятор открыл два расследования по жалобам на манипулятивный дизайн 5 ч.
Lattice Semiconductor купила AMI, легендарного разработчика BIOS, за $1,65 млрд 10 ч.
Сумбурный платформер Dark Scrolls от создателей Gato Roboto и Gunbrella не заставит себя долго ждать — дата выхода и новый геймплей 13 ч.
Anthropic представила ИИ-агентов для решения финансовых задач и работы с отчётностью 15 ч.
Классическую Diablo едва не загубила налоговая — как Blizzard спасла легендарную экшен-RPG 16 ч.
Владелец Google вот-вот может лишить Nvidia статуса самой дорогой компании в мире 11 мин.
Бум ИИ ударит по ПК-бизнесу AMD во втором полугодии — игровая выручка рухнет более чем на 20 % 22 мин.
Samsung подорожала до $1 триллиона на новостях о выпуске процессоров для iPhone и Mac 2 ч.
OpenAI вложит $50 млрд в расширение мощностей в этом году — Брокман раскрыл планы в суде против Маска 2 ч.
AMD представила адаптивную SoC Versal Prime VM2152 с поддержкой DDR5 и PCIe 5.0 2 ч.
Anthropic направит на закупку чипов Google около $200 млрд за пять лет 3 ч.
Японские астрономы обнаружили атмосферу у 500-километрового тела в поясе Койпера — её происхождение остаётся загадкой 3 ч.
ИИ разгоняет AMD: серверный бизнес взлетел на 57 %, акции — на 15 % 4 ч.
Глава Xbox провела масштабную кадровую перестановку в топ-менеджменте подразделения 5 ч.
Microsoft свернёт разработку ИИ-ассистента Copilot для консолей Xbox 6 ч.