Квантовое сердце в теле микрочипа. И оно уже бьётся — в миллионах копий
NewsMakerСвет научили работать по техрегламенту. Мы официально зашли слишком далеко.
Учёные из Бостонского университета, Калифорнийского университета в Беркли и Северо‑западного университета представили первый в мире интегрированный электронно‑фотонно‑квантовый чип. Это устройство объединило квантовые световые источники и стабилизирующую электронику на единой платформе, используя стандартный 45‑нанометровый полупроводниковый технологический процесс.
Чип создаёт потоки связанных фотонных пар — частиц света, которые считаются ключевыми для будущего квантовых вычислений, сенсоров и защищённой связи. Причём всё это реализовано в рамках коммерческого производства, без прототипов на специализированных заводах. Это направление особенно важно, поскольку квантовые фотоны открывают новые возможности для безопасной передачи данных.
На каждом модуле разместили двенадцать независимых квантовых источников света, каждый размером менее одного квадратного миллиметра. Их работа основывается на лазерном облучении и микрокольцевых резонаторах, которые и производят пары фотонов.
Резонаторы чрезвычайно чувствительны к температурным колебаниям и погрешностям при изготовлении. Даже незначительные изменения могут нарушить поток света и расстроить всю работу устройства.
Для решения этой проблемы учёные встроили в чип систему реального времени, которая отслеживает и устраняет любые отклонения прямо во время работы.
Каждый резонатор снабжён фотодиодом, который фиксирует расстройку при подаче лазера. Встроенные нагреватели и логика управления корректируют температурные сдвиги, поддерживая стабильность процесса генерации фотонов, даже когда внешние условия меняются.
Главная заслуга разработки — успешное сочетание квантовых и классических элементов в условиях стандарта коммерческой технологии. Ребята доказали, что такие системы можно повторять и масштабировать на обычных заводах.
По словам Даниэля Крамника из Беркулинского филиала, для реализации проекта потребовалась тесная координация методов из разных областей, которые обычно не пересекаются: полупроводниковой электроники и квантовой фотоники.
Платформа была создана совместно Бостонским университетом, UC Berkeley, GlobalFoundries и Ayar Labs именно для технологии 45-нм CMOS, которая ранее применялась для ИИ‑решений и суперкомпьютерных интерфейсов, но теперь заиграла квантовыми возможностями.
Имберт Ван, отвечавший за фотонный дизайн, рассказал, что ключевая задача заключалась в том, чтобы вписать квантовые требования в рамки коммерческого производства, не отходя от стандартов CMOS и качественных норм. Развитие фотонных чипов показывает, как световые технологии революционизируют вычислительные возможности.
Анирюд Рамеш из Северо‑западного университета возглавил измерения квантовых параметров. Он особенно подчеркнул, что встроенная система стабилизации в реальном времени стала критическим шагом к масштабным квантовым системам.
Несколько участников проекта уже перешли в индустрию — они трудятся над фотоникой и квантовыми вычислениями в стартапах PsiQuantum, Ayar Labs и Google X, что говорит о высокой востребованности этой компетенции.
Финансирование работы обеспечили Национальный научный фонд США, стипендия Паккарда и компания GlobalFoundries, что подчёркивает значимость проекта с точки зрения науки и промышленности.
Продемонстрированная технология — это не просто эксперимент, а прямая демонстрация возможности фабричного производства квантовых компонентов. Это открывает дверь к массовому выпуску таких чипов в ближайшие годы.
Следующие этапы — снижение потребляемой мощности и уплотнение компонентов, чтобы устройство стало пригодным для практических приложений: технологий связи, датчиков и вычислительных систем нового поколения. Это особенно важно в контексте развития постквантовой криптографии , поскольку квантовые технологии могут как создавать новые угрозы для существующего шифрования, так и предлагать революционные решения для защиты информации в будущем.
Учёные из Бостонского университета, Калифорнийского университета в Беркли и Северо‑западного университета представили первый в мире интегрированный электронно‑фотонно‑квантовый чип. Это устройство объединило квантовые световые источники и стабилизирующую электронику на единой платформе, используя стандартный 45‑нанометровый полупроводниковый технологический процесс.
Чип создаёт потоки связанных фотонных пар — частиц света, которые считаются ключевыми для будущего квантовых вычислений, сенсоров и защищённой связи. Причём всё это реализовано в рамках коммерческого производства, без прототипов на специализированных заводах. Это направление особенно важно, поскольку квантовые фотоны открывают новые возможности для безопасной передачи данных.
На каждом модуле разместили двенадцать независимых квантовых источников света, каждый размером менее одного квадратного миллиметра. Их работа основывается на лазерном облучении и микрокольцевых резонаторах, которые и производят пары фотонов.
Резонаторы чрезвычайно чувствительны к температурным колебаниям и погрешностям при изготовлении. Даже незначительные изменения могут нарушить поток света и расстроить всю работу устройства.
Для решения этой проблемы учёные встроили в чип систему реального времени, которая отслеживает и устраняет любые отклонения прямо во время работы.
Каждый резонатор снабжён фотодиодом, который фиксирует расстройку при подаче лазера. Встроенные нагреватели и логика управления корректируют температурные сдвиги, поддерживая стабильность процесса генерации фотонов, даже когда внешние условия меняются.
Главная заслуга разработки — успешное сочетание квантовых и классических элементов в условиях стандарта коммерческой технологии. Ребята доказали, что такие системы можно повторять и масштабировать на обычных заводах.
По словам Даниэля Крамника из Беркулинского филиала, для реализации проекта потребовалась тесная координация методов из разных областей, которые обычно не пересекаются: полупроводниковой электроники и квантовой фотоники.
Платформа была создана совместно Бостонским университетом, UC Berkeley, GlobalFoundries и Ayar Labs именно для технологии 45-нм CMOS, которая ранее применялась для ИИ‑решений и суперкомпьютерных интерфейсов, но теперь заиграла квантовыми возможностями.
Имберт Ван, отвечавший за фотонный дизайн, рассказал, что ключевая задача заключалась в том, чтобы вписать квантовые требования в рамки коммерческого производства, не отходя от стандартов CMOS и качественных норм. Развитие фотонных чипов показывает, как световые технологии революционизируют вычислительные возможности.
Анирюд Рамеш из Северо‑западного университета возглавил измерения квантовых параметров. Он особенно подчеркнул, что встроенная система стабилизации в реальном времени стала критическим шагом к масштабным квантовым системам.
Несколько участников проекта уже перешли в индустрию — они трудятся над фотоникой и квантовыми вычислениями в стартапах PsiQuantum, Ayar Labs и Google X, что говорит о высокой востребованности этой компетенции.
Финансирование работы обеспечили Национальный научный фонд США, стипендия Паккарда и компания GlobalFoundries, что подчёркивает значимость проекта с точки зрения науки и промышленности.
Продемонстрированная технология — это не просто эксперимент, а прямая демонстрация возможности фабричного производства квантовых компонентов. Это открывает дверь к массовому выпуску таких чипов в ближайшие годы.
Следующие этапы — снижение потребляемой мощности и уплотнение компонентов, чтобы устройство стало пригодным для практических приложений: технологий связи, датчиков и вычислительных систем нового поколения. Это особенно важно в контексте развития постквантовой криптографии , поскольку квантовые технологии могут как создавать новые угрозы для существующего шифрования, так и предлагать революционные решения для защиты информации в будущем.