Сегодня 25 сентября 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.

Было интересно? Скажите об этом Google, чтобы чаще получать ссылки на наши новости про сети и коммуникации

Источник:

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

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Meta позволит создавать игры с помощью ИИ прямо на смартфоне 2 ч.
Google Chrome научился запоминать, на каком месте остановился пользователь, при синхронизации вкладок на устройствах 2 ч.
Вышел трейлер документального фильма «Маск» — в нём миллиардер представлен властолюбивым негодяем 3 ч.
«Это будет самая долгая неделя в истории»: Bandai Namco взбудоражила фанатов драматичным 16-минутным вступлением Ace Combat 8: Wings of Theve 8 ч.
Годовой темп выручки китайской DeepSeek за пару месяцев взлетел вдвое и достиг $1 млрд 10 ч.
Control Resonant стартовала в Steam с «очень положительными» отзывами, а GamesVoice открыла сбор средств на русскую озвучку игры 11 ч.
Rockstar выпустит коллекционное издание GTA VI за $400 без GTA VI в комплекте 11 ч.
Бывший дизайнер Starfield объяснил, почему Starfield 2 никогда не выйдет 12 ч.
Owlcat отложила релиз и раскрыла новые детали аддона «Процессия Проклятых» для Warhammer 40,000: Rogue Trader 13 ч.
Анонсирован безумный экшен в духе Metal Gear Rising: Revengeance, но с танком в главной роли — трейлер и первые подробности Slam Tank 14 ч.
Новая статья: Обзор телевизора Samsung 65R95H: невероятный цветовой охват и никакого выгорания 7 ч.
Microsoft похоронила бренд Copilot+ PC — новые Surface лишились этой маркировки, и это не случайность 8 ч.
Утечка раскрыла дизайн и характеристики грядущих наушников Nothing Headphone (1) Pro 8 ч.
Razer выпустила 300-долларовую веб-камеру Kiyo V2 Pro с 4K@60FPS для стримеров и блогеров 9 ч.
Thermal Grizzly выпустила водоблок СЖО, совместимый с грядущими процессорами Intel Nova Lake-S 10 ч.
Crusoe подписала соглашение с Thinking Machines Lab на $65 млн о предоставлении услуг инференса 10 ч.
Свежие данные телескопа «Уэбб» намекнули на большие проблемы с поиском самых первых звёзд во Вселенной 10 ч.
Роботакси Waymo намотали 436 млн км без водителей — аварий с пострадавшими оказалось на 82 % меньше, чем у людей 11 ч.
Logitech представила реинкарнацию легендарного микрофона Blue Yeti: с датчиком приближения, ИИ-шумоподавлением, АРУ и цветным дисплеем 12 ч.
Американской Micron могут запретить поставлять DDR5 в США — Netlist добилась расследования USITC 12 ч.