Chip silicon đột phá kết hợp quang tử và bộ tạo lượng tử

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Boston, UC Berkeley và Đại học Northwestern đã phát triển chip điện tử–quang–lượng tử tích hợp đầu tiên trên thế giới sử dụng công nghệ bán dẫn tiêu chuẩn 45 nanomet. Thiết bị đột phá này kết hợp mười hai nguồn ánh sáng lượng tử đồng bộ, được gọi là “nhà máy ánh sáng lượng tử,” trên một chip duy nhất, mỗi nguồn tạo ra các cặp photon có liên quan cần thiết cho tính toán lượng tử, cảm biến và truyền thông an toàn. Chip tích hợp các bộ cộng hưởng vòng vi mô, bộ gia nhiệt trên chip, photodiode và logic điều khiển nhúng để duy trì ổn định quá trình tạo ánh sáng lượng tử theo thời gian thực, vượt qua các thách thức do biến động nhiệt độ và sai lệch trong sản xuất. Sự đổi mới nằm ở việc nhúng hệ thống điều khiển phản hồi theo thời gian thực trực tiếp trên chip, cho phép điều chỉnh liên tục các sai lệch và trôi dạt, điều này rất quan trọng đối với các hệ thống lượng tử có khả năng mở rộng. Nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc điều chỉnh thiết kế quang lượng tử để đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của nền tảng CMOS thương mại, vốn được phát triển ban đầu cho các kết nối AI và siêu máy tính. Sự hợp tác này chứng minh rằng các hệ thống quang lượng tử phức tạp có thể được xây dựng và ổn định một cách đáng tin cậy trong các bán dẫn thương mại.