رقاقة هجينة فائقة من الفوتونيات والإلكترونيات والكم

نجح العلماء في إنشاء "مصنع ضوء كمي" مصغر في شريحة سيليكون بحجم طرف الإصبع.

أول رقاقة هجينة تجمع بين الفوتونيات والإلكترونيات والكم. الصورة: جامعة بوسطن .

وبحسب بحث نُشر في مجلة Nature Electronics ، نجح باحثون من جامعة بوسطن وجامعة كاليفورنيا في بيركلي وجامعة نورث وسترن في تحقيق تقدم كبير من خلال إنشاء "مصنع ضوء كمي" مصغر على شريحة سيليكون تبلغ مساحتها 1 مم2.

والأمر الأكثر تفردًا هو أن هذه الشريحة على وجه الخصوص تم بناؤها باستخدام عملية تصنيع CMOS قياسية 45 نانومتر - وهي نفس العملية المستخدمة في المعالجات الشائعة مثل x86 وARM، مما يجعل الأجهزة الكمومية أقرب خطوة إلى عالم الإنتاج الضخم.

بالإضافة إلى ذلك، فإن هذا الاختراق قد يمهد الطريق للحوسبة الكمية القابلة للتطوير والتي لا تتطلب إعدادات مخصصة، بل تعتمد بدلاً من ذلك على تقنيات الإنتاج الضخم.

تشبه شركة Tom's Hardware الشريحة بنموذج أولي لخط تصنيع كمي مستقبلي، مع 12 حلقة سيليكون صغيرة تسمى "المرنانات الدقيقة".

تعمل كل حلقة نشطة كمولد لأزواج الفوتونات ذات خصائص كمية فريدة. تُعدّ هذه الأزواج الفوتونية عصب العديد من تقنيات الكم، إلا أن إنتاجها يتطلب عادةً تجهيزات مختبرية دقيقة. مع هذا الاكتشاف الجديد، يُمكن إنتاجها مباشرةً على شريحة إلكترونية بلمسة إصبع.

ومن الجدير بالذكر أيضًا أن الشريحة لا تقوم بتوليد الضوء الكمي فحسب، بل تساعد أيضًا في الحفاظ على استقرار هذا الضوء.

مرنانات الحلقات الدقيقة متينة ولكنها غير مستقرة. قد تؤدي التغيرات الطفيفة في درجة الحرارة أو خصائص التصنيع إلى اختلال تناغمها وتوقف تدفق الفوتونات.

ولحل هذه المشكلة، قام الباحثون ببناء نظام تغذية راجعة مباشرة في الشريحة، حيث يحتوي كل مرنان على ثنائي ضوئي صغير لمراقبة الأداء، إلى جانب عناصر تسخين مصغرة ودوائر تحكم تقوم بإجراء تعديلات فورية.

يتيح نهج الضبط الذاتي هذا لجميع الرنانات الاثني عشر العمل معًا في مزامنة مثالية، دون الحاجة إلى معدات تثبيت ضخمة.

قال ميلوش بوبوفيتش، الأستاذ المشارك بجامعة بوسطن والمؤلف المشارك في الدراسة: "هذه خطوة صغيرة، لكنها مهمة. فهي تُظهر إمكانية بناء أنظمة كمية مستقرة وقابلة للتكرار في بيئة إنتاج صناعي".

المصدر: https://znews.vn/sieu-chip-lai-giua-quang-tu-dien-tu-va-luong-tu-post1570960.html