Elektronis-fotoninen kvanttisiru luotu kaupallisessa valimossa

29.07.2025

Boston-kaupallinen-elektronis-fotoninen-siru-300-t.jpgBostonin, Kalifornia Berkeleyn ja Northwesternin yliopistojen tutkijat ovat raportoineet maailman ensimmäisestä elektroni-fotoni-kvantti -järjestelmästä sirulla.

Järjestelmä yhdistää kvanttivalonlähteet ja stabiloivan elektroniikan käyttäen standardia puolijohteiden valmistusprosessia tuottaakseen luotettavia korreloivien fotoniparien virtoja – jotka ovat keskeinen resurssi uusille kvanttiteknologioille. Tämä edistysaskel tasoittaa tietä massatuotettaville "kvanttivalotehdas"-siruille ja laajamittaisille kvanttijärjestelmille, jotka on rakennettu useista tällaisista yhdessä toimivista siruista.

Valon kvanttitilojen luominen sirulla vaatii tarkasti suunniteltuja fotonisia rakenteita – erityisesti mikrorengasresonaattoreita. Kvanttivalovirtojen luomiseksi korreloivien fotoniparien muodossa resonaattorit on viritettävä synkronoidusti tulevan laservalon kanssa, joka antaa tehoa sirun jokaiselle kvanttivalotehtaalle. Mutta nämä rakenteet ovat erittäin herkkiä lämpötila- ja valmistusvaihteluille, jotka voivat viedä ne pois synkronoinnista ja häiritä kvanttivalon tasaista syntymistä.

Tämän haasteen ratkaisemiseksi tiimi rakensi integroidun järjestelmän, joka stabiloi aktiivisesti kvanttivalonlähteitä sirulla – tarkemmin sanottuna piimikrorengasresonaattoreita, jotka tuottavat korreloituneiden fotonien virtoja. Jokainen siru sisältää kaksitoista rinnakkain toimivaa lähdettä, ja jokaisen resonaattorin on pysyttävä synkronoituna tulevan laservalon kanssa jopa lämpötilavaihteluiden ja lähellä olevien laitteiden häiriöiden läsnä ollessa – mukaan lukien sirun yksitoista muuta fotoniparilähdettä.

”Minua innostaa eniten se, että upotimme ohjauksen suoraan sirulle – vakauttaen kvanttiprosessin reaaliajassa”, sanoo Anirudh Ramesh, Northwesternin tohtoriopiskelija, joka johti kvanttimittauksia. ”Se on ratkaiseva askel kohti skaalautuvia kvanttijärjestelmiä.”

Koska siru käyttää sisäänrakennettua takaisinkytkentää kunkin lähteen vakauttamiseen, se käyttäytyy ennustettavasti lämpötilan muutoksista ja valmistusvaihteluista huolimatta – mikä on olennainen vaatimus kvanttijärjestelmien skaalaamiselle. Se valmistettiin kaupallisella 45 nanometrin CMOS-sirualustalla, joka kehitettiin alun perin tiiviissä yhteistyössä BU:n, UC Berkeleyn, GlobalFoundriesin ja Piilaakson startup-yrityksen Ayar Labsin kanssa.

”Tavoitteenamme oli osoittaa, että monimutkaisia kvanttifotonisia järjestelmiä voidaan rakentaa ja stabiloida kokonaan CMOS-sirun sisällä”, sanoo Daniel Kramnik, UC Berkeleyn tohtoriopiskelija, joka johti sirujen suunnittelua, pakkausta ja integrointia. ”Se vaati tiivistä koordinointia eri alueiden välillä, jotka eivät yleensä kommunikoi keskenään.”

Kvanttifotonisten järjestelmien laajentuessa ja monimutkaistuessa tällaisista siruista voi tulla rakenneosia teknologioille aina turvallisista tietoliikenneverkoista edistyneeseen sensorointiin ja lopulta kvanttilaskentainfrastruktuuriin.

Aiheesta aiemmin:

Kvanttilomittumista nanomitoissa ja valonlähteitä kvanttiteknologialle

Fotoni kuljettaa ja koodaa kvantti-informaatiota

Kvanttivalolähde sirulle ja skaalautuvuutta kvanttipilveen

05.09.2025Voisiko kvanttitilan välimuoto vauhdittaa tulevaisuuden teknologioita
05.09.2025Ei enää siirtoprosessia toimivien 2D-rakenteiden tuottamiseksi
04.09.2025Tutkijat löysivät aika-avaruuden hopfionkiteitä
04.09.2025Kvanttiaineen ytimen geometria
04.09.2025Yksittäisien ballistisien elektronien havainnointia
03.09.2025Spin-häviön muuttaminen energiaksi
03.09.2025Uusi tekniikka parantaa monifotonisen tilan muodostumista
02.09.2025Demonstraatioita 6G:n monipiste- ja hyper-avaruus tekniikoilla
02.09.2025Kuitutietokone mahdollistaa ihmisen toiminnan tarkemman tunnistamisen
01.09.2025Puolalainen tutkimusryhmä kehitti uuden fotoniikka-alustan
01.09.2025Aurinkoenergian keruuta mustalla metallilla
30.08.2025Uudella molekyylillä kohti keinotekoista fotosynteesiä
29.08.2025Tietokonetekniikan kehitys yltää monimutkaisiin optimointiongelmiin
29.08.2025Keskijännitekatkaisija tasavirralle
29.08.2025Kaksitoiminen orgaaninen molekyyli näytöille ja kuvantamiselle
28.08.2025Tehokkaampia ja luotettavampia piikarbidipiirejä
28.08.2025Kide, joka hengittää happea
27.08.2025Rypyttämällä ultratehokasta elektroniikkaa
27.08.2025Tarvitsevatko akut lääkettä?
27.08.2025Uusi energiatehokas ultrakompakti laseri
26.08.2025Tutkijat valottivat valosähkön tuotantoa
26.08.2025Absoluuttinen suprajohtava kytkin magneettisessa laitteessa
26.08.2025Tekoälyä myös teollisuudelle
25.08.2025Luonnon johdottamat tarkkuusmolekyylit tulevaisuuden elektroniikalle
25.08.2025Tutkijat ohjelmoivat soluja luomaan biologisen kubitin
25.08.2025Uusi virrankerääjä sähköautojen akuille
23.08.2025Kuparin rooli CO2:n muuntamisessa arvokkaiksi polttoaineiksi
22.08.2025Tulevaisuuden väreilyä: kvantti-interferenssiä fononeilla
22.08.2025Bioinspiroidut materiaalit kestävät iskun
21.08.2025Äänen käyttäminen kvantti-informaation muistamiseen
21.08.2025Valo paljastaa magnetismia ei-magneettisissa metalleissa
20.08.2025Tutkijat rakensivat ensimmäiset "mikroaaltoaivot" sirulle
20.08.2025Uusi lähetin vähemmän tehosyöpöille langattomille
19.08.2025Lähes sata vuotta vanha kvanttifysiikan mysteeri ratkaistu
19.08.2025Äänellä valoa muokaten
18.08.2025Aineen uuden olomuodon äärellä
18.08.2025Kohti uudenlaista magneettisen ja elektronisen maiseman muokkaamista
18.08.2025Tutkijat saivat aikaan aivojen kaltaisen muistin
16.08.2025Huoneenlämmössä syntetisoitu tehokas polttokennokatalyytti
15.08.2025Kvanttimateriaaleissa kannattaa harkita kemiaa
15.08.2025Sähkön ohjailua atominohuissa metalleissa
15.08.2025Hedelmäkärpäsen toukat voivat aistia sähkökenttiä
14.08.2025Indiumselenidin kiekkoja teollisuudelle
14.08.2025Pöytätason menetelmällä lähes megateslojen magneettikenttiä
13.08.2025Mitä löytyy kvanttisesta nollapisteestä
13.08.2025MEMS Huygens -kello parantaa ajanoton tarkkuutta ja vakautta
12.08.2025Digitaaliset metapinnat: Langattoman viestinnän uusi paradigma
12.08.2025Antiferromagneetti pienenergian keräämiseen
11.08.2025Kohti laajamittaista vikasietoista kvanttitietokonetta
11.08.2025Terahertsin valo ohjaa atomisen ohuita puolijohteita
09.08.2025Salama on syntynyt!
08.08.2025Jotain tuttua ja jotain uutta nykyajan sulautettuihin
08.08.2025Koneoppimista ja kvanttikoneoppimista elektroniikan suunnitteluun
08.08.2025Tutkijat havaitsivat korreloitujen häiriöiden lisäävän suprajohtavuutta
07.08.2025Tekoälyllä uusia materiaaleja moni-ionisiin akkuihin
07.08.2025Täydellisen epätäydellinen: Materiaalien epäjärjestys ja nopea akkulataus
07.08.2025Robotiikan uusia näkökulmia
06.08.2025Voisiko hiili olla kvanttilaskennan tulevaisuus?
06.08.2025Moottorikäyttöjen mullistus: keskiössä malliton ennakoiva ohjaus
06.08.2025Kvanttirajaa lähestyvä etäisyyden mittausjärjestelmä
05.08.2025Uusi materiaali voisi vähentää elektroniikan tehokulutusta
05.08.2025Magneettinen 1D van der Waals heterorakenne
04.08.2025Valon manipuloinnille uudet säännöt
04.08.2025Metalliton superkondensaattoripino grafeenista
02.08.2025Polttoaineiden valmistus auringonvalosta
01.08.2025Kuvia kvanttimateriaalien lämmön atomitason liikehdinnästä
01.08.2025Spineille aaltojohteinen verkko
31.07.2025Mitä tapahtuu kvanttitunneloinnin sisällä
31.07.2025Ihomainen monitoimianturi vaikka kehon sisään
30.07.2025Metapinnoista seuraava kvantti-informaation prosessori?
30.07.2025Veteen liukenevia muistipiirejä
29.07.2025Elektronis-fotoninen kvanttisiru luotu kaupallisessa valimossa
29.07.2025Lomittumisakku tehostaa kvanttipalautuvuutta
28.07.2025Puolijohteet saavat magneettisen sysäyksen
28.07.2025Neljän koplaus: Uusi puolijohde tulevaisuuden siruille
26.07.2025Ylikuumentunut kulta selviää entropiakatastrofista
25.07.2025Kaksiulotteiset laboratorioista teollisuuteen
25.07.2025Nestemäisen veden kahdet kasvot
24.07.2025Kuinka sähkö liikkuu piissä atomi atomilta
24.07.2025Uusi tapa hallita magneettisuutta erittäin ohuissa materiaaleissa
23.07.2025Magnonien viritystä suoraan valolla
23.07.2025Magneettisten tekstuurien säätäminen sähkökentillä
22.07.2025Äänisignaalit siruilla? lähes ilman signaalihäviötä
21.07.2025Kvanttipiireillä läpimurto spintroniikalle
18.07.2025Uusi biosensori valaisee kasvin RNA:ta reaaliajassa
17.07.2025Tekoälylle uusi eurooppalainen supertransistori
17.07.2025OLED-näyttöjen kehitysnäkymiä
16.07.2025Avaus pienen energiankäytön elektroniikalle
16.07.2025Yhden sirun mikroaaltofotoniikan järjestelmä
15.07.2025Uusi materiaali emittoi paremmin kuin se absorboi
15.07.2025Miksi aurinko on niin hyvä haihduttamaan vettä
14.07.2025Metallin tavoin johtavia MOFeja
12.07.2025Polttokenno vakauttaa sähköverkkoa tuottamalla ja varastoimalla energiaa
11.07.2025Kubittimaailman millikelvineitä ja millisekunteja
11.07.2025Varatut pisarat voivat osua pintaan ilman roiskeita
10.07.2025Kvanttifysiikan avulla itsevalaiseva biosensori
09.07.2025Jättimäinen fotoni-isolointi ja -kiertoliike
09.07.2025Optista rinnakkaisprosessointia sadalla aallonpituudella
08.07.2025Elektroniikasta 1000 kertaa nopeampaa
08.07.2025Kiintolevyt tallantamaan 100 kertaa enemmän dataa

Näytä lisää »