Quantum Leap: Maailman Ensimmäinen Hybridinen Kvantti-Valofotoni Chip

Koska sijoitukset lentävät ja läpimurrot moninkertaistuvat, kvanttiTeknologia on lähempänä kuin koskaan todellisuutta.

McKinsey:n mukaan kvanttiTeknologian kolme pääpylvästä, jotka ovat kvanttilaskenta, kvanttiviestintä ja kvanttitunnistus,voivat yhdessä generoida jopa 97 miljardia dollaria tuottoa maailmanlaajuisesti seuraavan vuosikymmenen aikana.

Teknologia koskee kvanttimekaniikan periaatteita luomaan innovatiivisia tekniikoita, jotka ylittävät perinteisten teknologioiden ominaisuudet.

Yksi lupauksellisista tavoista kehittää kvanttitekniikoita on valofotoniikka. Tämä johtuu sen luonnollisesta yhteensopivuudesta optisten liitäntöjen kanssa kvanttiSilmukoiden jakamiseksi, sen kestävyydestä decoherenssiin huoneenlämmössä ja kyvystä pienentää se piiriin.

Valofotoniikka on valon (fotoneiden) tiede ja käsittelee valon tuotantoa, havaitsemista ja manipulointia erilaisiin sovelluksiin.

Kvantti-ValofotoniJärjestelmissä piisilikonifotoniikka tarjoaa skaalautuvimman alustan. Ne voidaan rakentaa käyttäen puolijohdevalmistustekniikoita, jotka on kehitetty komplementaarisen metalloksidi- puolijohde (CMOS) mikroelektroniikkateollisuudessa, joka jo valmistaa piirejä suuressa mittakaavassa.

Vaikka piisilikonifotoniikka voisi pian käytetty luomaan valtavat määrät fyysisiä kvantibittejä, jotka ovat tarpeen saavuttaa hyödyllinen kvanttitietokoneen prosessointi miniaturisoiduissa optisissa laitteissa valon kvanttitilojen luomiseksi ja manipuloinniksi, niiden rakentaminen osoittaa vakavia haasteita.

Ongelmat liittyvät lämmönvaihtoon, vapaan kannettavan epälineaarisuuteen ja äärimmäiseen herkkyyteen mihin tahansa lämpötilan ja prosessin muutoksiin.

Asia on, että piisilikonikvanttifotoniLaitteiden toimimiseksi oikein, ne tarvitsevat jatkuvaan seurantaan ja ohjausta elektronisilla piireillä. Niinpä on käytetty massiivisia ulkopuolisia elektroniikkaa, jotka osittain ratkaisee ongelmat, mutta se johtaa siihen, että monia piirin hyötyjä menetetään.

Jotta voidaan toteuttaa piisilikonifotoniikan täysi potentiaali kvanttitietokoneen prosessoinnin alustana, meidän on ratkaistava klassisen ohjauspullonkaulan.

Niinpä monitieteellinen tutkijaryhmä on esitellyt sähkö-ValofotoniKvanttipiiri. Se on valmistettu kaupallisessa 45 nm CMOS-mikroelektroniikkatehtaassa.

Tämä on maailman ensimmäinen hybridiPiiri, joka yhdistää elektronit, valofotoniikkaa ja kvanttivallan.

CMOS:n käyttäminen tekee tutkimuksesta kaiken kaikkein arvostettavamman. Tämä puolijohdetechnologia on modernin elektroniikan kulmakivi. Yritykset kuten Samsung, Sony, Intel ja TSMC käyttävät sitä massatuottamaan elektroniikkaa.

45 nm solmu on kuitenkin osoittautunut ja kustannustehokkaaksi. Se on myös yhteensopiva laajan piin valmistuksen infrastruktuurin kanssa.

Heidän täysin integroidun, modulaarisen ohjauslähestymistapansa, tiimin mukaan, “avaa tien piisilikonifotoniikalle saavuttaa massiivinen asteikko, joka vaaditaan tulevien kvanttitietokonesysteemien sukupolville”.