Ученые создали миниатюрный чип для квантовых компьютеров, сократив энергопотребление в 80 раз
Ученые представили революционный оптический чип, размеры которого почти в сто раз меньше толщины человеческого волоса. Это устройство способно потреблять в 80 раз меньше энергии по сравнению со многими коммерческими аналогами и может стать ключевым элементом для создания масштабируемых квантовых компьютеров нового поколения.
Разработка, созданная исследователями под руководством Джейка Фридмана, Мэтта Эйхенфилда из Университета Аризоны и Нильса Оттерстрома из Национальных лабораторий Сандия, предназначена для точного управления лазерным излучением. Чип использует микроволновые колебания, происходящие миллиарды раз в секунду, чтобы манипулировать фазой лазерного света и генерировать новые частоты с высокой стабильностью и эффективностью. Эта функция крайне важна для таких перспективных архитектур квантовых вычислений, как системы с захваченными ионами или нейтральными атомами, где информация хранится в отдельных атомах, требующих адресации точно настроенными лазерными лучами.
Ключевым прорывом стала не только миниатюрность и энергоэффективность устройства, но и метод его производства. Чип изготовлен по стандартным полупроводниковым технологиям (CMOS), тем же самым, что используются для создания массовой микроэлектроники в компьютерах, телефонах и бытовой технике. Это открывает путь к промышленному, недорогому производству тысяч или даже миллионов одинаковых устройств, что критически важно для будущих квантовых компьютеров, которым могут потребоваться сотни тысяч оптических каналов управления.
По словам ученых, новая технология заменяет громоздкие и энергоёмкие лабораторные установки, занимающие целые оптические столы, на компактные, производимые в заводских условиях микрочипы. Следующим шагом станет создание интегрированных фотонных схем, объединяющих на одном кристалле генерацию частот, фильтрацию и формирование оптических импульсов. Как отметил Джейк Фридман, представленное устройство является одним из последних элементов пазла на пути к созданию действительно масштабируемой фотонной платформы для управления огромным количеством кубитов.
Исследование в научном журнале Nature Communications.