Scienty

Фото: img.freepik.com

Разработанный учеными инновационный оптический чип имеет размеры, на порядок меньшие толщины человеческого волоса. Новинка потребляет в восемьдесят раз меньше энергии, чем многие существующие аналоги, и может стать важной составляющей для создания квантовых компьютеров нового поколения, обладающих высокой масштабируемостью.

Исследователи во главе с Джейком Фридманом, Мэттом Эйхенфилдом из Университета Аризоны и Нильсом Оттерстромом из Национальных лабораторий Сандия, разработали устройство, обеспечивающее точное управление лазерным излучением. Чип использует микроволновые колебания, возникающие миллиарды раз в секунду, для изменения фазы лазерного света и генерации новых частот с высокой стабильностью и эффективностью. Данная возможность имеет ключевое значение для многообещающих архитектур квантовых вычислений, таких как системы с захваченными ионами или нейтральными атомами, где информация хранится в отдельных атомах и требует адресной доставки точно настроенными лазерными лучами.

Значительным достижением стало не только уменьшение размеров и снижение энергопотребления устройства, но и разработанный способ его изготовления. Чип создан с использованием общепринятых полупроводниковых технологий (CMOS), тех же, что применяются при производстве микроэлектроники для компьютеров, мобильных телефонов и бытовой техники. Это обеспечивает возможность организации масштабного и экономически выгодного производства тысяч или даже миллионов идентичных устройств, что является необходимым условием для создания квантовых компьютеров будущего, которым может потребоваться несколько сотен тысяч оптических каналов управления.

Ученые утверждают, что новая технология позволяет заменить объемные и энергозатратные лабораторные приборы, требующие значительную площадь оптических столов, на компактные микрочипы, изготавливаемые в заводских условиях. В дальнейшем планируется разработка интегрированных фотонных схем, которые объединят на одном кристалле генерацию частот, фильтрацию и формирование оптических импульсов. По словам Джейка Фридмана, представленное устройство является важным этапом на пути к созданию фотонной платформы, позволяющей масштабировать управление большим количеством кубитов.

Исследование в научном журнале Nature Communications.