Boston Üniversitesi, UC Berkeley ve Northwestern Üniversitesi’nden araştırmacılar dünyanın ilk entegre elektronik fotonik kuantum çipini ürettiler. Çalışmada, standart 45 nanometrelik yarı iletken işlemi kullanılarak kuantum ışık kaynaklarını dengeleyici elektroniklerle tek bir platformda birleştiren bir cihaz tanıtılıyor. Çip, gelecekteki kuantum hesaplama, algılama ve güvenli iletişim için kritik öneme sahip ışık parçacıkları olan ilişkili foton çiftleri akımları üretebilir. Bu, ticari çip üretim teknikleri kullanılarak bu kadar karmaşık bir sistemin ilk kez inşa edilmesi anlamına geliyor.
Kuantum ışık çipi çalışmaları
Boston Üniversitesi’nde doçent olan Milos Popovic: “Kuantum hesaplama, iletişim ve algılama, kavramdan gerçeğe doğru onlarca yıllık bir yolculukta ilerliyor. Bu, bu yolda atılmış küçük bir adım; ancak önemli bir adım, çünkü ticari yarı iletken dökümhanelerinde tekrarlanabilir, kontrol edilebilir kuantum sistemleri inşa edebileceğimizi gösteriyor” dedi.
Her çip, her biri bir milimetrekareden daha az yer kaplayan on iki bağımsız kuantum ışık kaynağına ev sahipliği yapar. Bu “kuantum ışık fabrikaları”, lazer ışığıyla çalışır ve foton çiftleri üretmek için mikro halka rezonatörlerine güvenir. Rezonatörler, sıcaklık ve üretim farklılıklarına karşı son derece hassastır; bu da sıklıkla senkronizasyonlarını bozar ve ışık akışını bozar.
Ekip, bu sorunu çözmek için gerçek zamanlı bir kontrol sistemini doğrudan çipe yerleştirdi. Northwestern Üniversitesi’nde kuantum ölçümlerine liderlik eden doktora öğrencisi Anirudh Ramesh: “Beni en çok heyecanlandıran şey, kontrolü doğrudan çipe yerleştirmiş olmamız ve kuantum sürecini gerçek zamanlı olarak stabilize etmemiz.Bu, ölçeklenebilir kuantum sistemlerine doğru kritik bir adım” dedi.
Gelen lazer ışığıyla uyumsuzluğu tespit etmek için her rezonatörün içine fotodiyotlar entegre edildi. Çip üzerindeki ısıtıcılar ve kontrol mantığı ise herhangi bir sapmayı sürekli olarak düzeltti. Bu geri bildirim döngüsü, koşullar dalgalansa bile hassas kuantum ışık üretim sürecinin sorunsuz bir şekilde çalışmasını sağlar.
