Сегодня 08 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 🔥
Приложение Fitbit превратилось в Google Health — и сможет собирать данные о здоровье даже из Apple Health 12 ч.
Новый стандарт жанра для вселенной «Чужих»: анонсирован амбициозный кооперативный шутер Aliens: Fireteam Elite 2 13 ч.
В Steam вышло атмосферное сюжетное приключение Will: Follow The Light о поиске смысла «даже в темноте» 14 ч.
Заряженное ностальгией музыкальное приключение Mixtape от создателей The Artful Escape очаровало критиков — игра доступна в российском Steam 15 ч.
IBM когда-то хотела отказаться от навигации с клавишей Tab — Microsoft не согласилась, сославшись на маму Билла Гейтса 16 ч.
ИИ с «глазами» оказался в разы дороже обычного API — агенты сжигают бюджеты, ходя по сайтам 16 ч.
Глава Take-Two взял вину за неудачи Sid Meier’s Civilization VII на себя, а обновление Test of Time исправит главную проблему игры 16 ч.
Доля российского ПО в госсекторе превысила 75 % 16 ч.
Фейковый сайт ИИ-бота Claude распространяет новый вредонос Beagle для Windows 17 ч.
Созданные с помощью ИИ сайты кишат уязвимостями — разработчики ИИ-сервисов валят всё на клиентов 18 ч.
Arm уже получает 15 % выручки от серверного направления и рассчитывает утроить её к 2031 году 2 ч.
AMD представила ускоритель Instinct MI350P — CDNA 4 в формате PCIe 9 ч.
Valve внедрила защиту от перекупщиков и пообещала новые партии Steam Controller 9 ч.
Новая статья: Ноутбук DIGMA PRO Pactos на процессоре AMD Ryzen 5 7430U: скромность украшает 10 ч.
GeIL анонсировала модули DDR5, которые работают со скоростью 8000 МТ/с без разгона 12 ч.
AMD выпустила ИИ-ускоритель Instinct MI350P с 144 Гбайт HBM3E, PCIe 5.0 x16 и потреблением 600 Вт 12 ч.
Google анонсировала Fitbit Air — лёгкий фитнес-трекер без экрана за $99 с круглосуточным отслеживанием активности владельца 13 ч.
Apple закажет новую партию чипов A18 Pro из-за высокого спроса на MacBook Neo 16 ч.
Iridium анонсировала PNT-решение для безошибочного позиционирования и синхронизации времени Project Authentic 17 ч.
Hisense представила игровой 5K-монитор GX Ultra с частотой обновления 180 Гц 17 ч.