Сегодня 23 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 🔥
Издатель Resident Evil Requiem и Pragmata не станет внедрять генеративный ИИ в новые игры, но совсем от технологии не откажется 5 мин.
OpenAI поставила на рекламу: направлением займётся бывший топ-менеджер Meta 23 мин.
Новые телевизоры Philips переедут с Google TV на платформу Titan OS 45 мин.
Techland бесплатно прокачает Dying Light: The Beast до нового издания с крупным обновлением Restored Land — трейлер и дата выхода 2 ч.
Plesk и cPanel уходят из России: «Рег.ру» перенесёт сайты пользователей на отечественный ispmanager 2 ч.
Ролевой боевик The Expanse: Osiris Reborn в духе Mass Effect скоро выйдет из тени — анонсирована новая презентация Xbox Partner Preview 3 ч.
В России разрешат искать экстремистские материалы в интернете, но только учёным и правоохранителям 6 ч.
«Не все изменения окончательны»: разработчики Slay the Spire 2 отреагировали на панику фанатов из-за первого обновления баланса игры 7 ч.
Capcom заинтриговала фанатов Dragon’s Dogma 2 — на иллюстрации ко второй годовщине игры углядели тизер крупного DLC 8 ч.
Марк Цукерберг создаёт ИИ-гендира: агента, который поможет ему руководить Meta 8 ч.
Производственные мощности даже ещё не построенных фабрик TSMC в США уже целиком забронированы 2 ч.
Представлены смартфоны Huawei Enjoy 90 Plus и 90 Pro Max с чипами Kirin 8000 и ёмкими кремний-углеродными батареями 2 ч.
NASA пытается «поймать» падающую обсерваторию Swift — до конца года она может сойти с орбиты 2 ч.
В Bloomberg назвали главного кандидата на замену Тиму Куку на посту главы Apple 3 ч.
iPhone Air оказался намного популярнее iPhone 16 Plus, а модем Apple C1X почти догнал аналоги Qualcomm 4 ч.
После волны критики разработчик Crimson Desert пообещал добавить поддержку видеокарт Intel Arc 4 ч.
Intel признала, что её новые настольные Core Ultra Plus почти не быстрее Ryzen в играх 5 ч.
Москвичи вынужденно пересели на Wi-Fi: трафик публичных точек доступа вырос в разы из-за отключений мобильного интернета 5 ч.
Мировой рынок чипов разросся до $831 млрд в прошлом году — сильнее всех выросла не Nvidia 5 ч.
DDoS нового уровня: Curator нейтрализовала длительную атаку в 2 Тбит/с на платформу онлайн-ставок 6 ч.