США приближают квантовое будущее: создан первый в мире электронно-фотонный квантовый чип, готовый к промышленному производству

Квантовые технологии совершили прорыв: исследовательская группа из ведущих американских университетов представила первый в мире электронно-фотонный квантовый чип, произведённый на коммерческой полупроводниковой платформе. Это событие может стать поворотным моментом в развитии квантовой индустрии — от фундаментальной науки к промышленному внедрению.

Разработка стала возможной благодаря сотрудничеству специалистов из Бостонского университета, Калифорнийского университета в Беркли и Северо-Западного университета. Основное достижение — интеграция квантовых источников света с классической электронной схемой управления, размещённой на стандартной 45-нанометровой CMOS-платформе. Это позволило использовать проверенные методы массового производства микросхем в столь чувствительной и ранее нестабильной области, как фотонные квантовые вычисления.

Каждый чип содержит 12 параллельных квантовых источников, каждый из которых способен генерировать коррелированные пары фотонов — ключевой ресурс для реализации протоколов квантовой связи и вычислений. Размер одного источника составляет менее одного квадратного миллиметра, что делает возможным массированное масштабирование архитектур. Исследователи называют такие участки «фабриками квантового света».

Одной из главных технических задач стало управление микрокольцевыми резонаторами, необходимыми для генерации фотонных состояний. Эти структуры, по заявлению топ-менеджеров ведущих технологических компаний, станут центральным элементом квантовых и оптических вычислительных платформ будущего. Однако резонаторы крайне чувствительны к температурным колебаниям и технологическим отклонениям при производстве, что ограничивало их массовое применение.

Команда разработчиков решила эту проблему путём создания интегрированной системы активной стабилизации: встроенные фотодиоды и нагревательные элементы, работающие под управлением встроенной логики, обеспечивают постоянную синхронизацию с лазерным источником и автоматически корректируют параметры резонанса при изменении температуры или в условиях нестабильного внешнего окружения. Это позволило добиться предсказуемого и стабильного поведения чипа — критически важного условия для практического использования.

Создание первого электронно-фотонного чипа на базе серийной 45-нм архитектуры открывает путь к более широкому внедрению квантовых технологий в таких сферах, как защищённая связь, сенсорные системы нового поколения и, в перспективе, полноценные квантовые вычислительные сети. Проект стал примером того, как грамотная интеграция классической электроники и квантовой оптики способна преодолеть технологические ограничения и приблизить коммерциализацию одной из самых перспективных областей современной науки.