نوآوری کوانتومی در میکروچیپ

به گزارش خبرنگار علمی و فناوری خبرگزاری برنا؛ آینده نوآوری کوانتومی آزمایشگاه‌های ملی سندیا و دانشگاه ایالتی آریزونا با کوچک‌سازی سیستم‌های نوری به میکروسستم‌های یکپارچه، در حال پیشبرد فناوری کوانتوم هستند. این همکاری به‌ویژه با ابتکار جدیدی که توسط «همکاری کوانتومی» تأمین مالی شده است، تأکید شده است.

ازمایشگاه‌های ملی سندیا و دانشگاه ایالتی آریزونا، دو مؤسسه پیشرو در تحقیق، با یکدیگر همکاری می‌کنند تا فناوری کوانتوم را با کوچک‌سازی سیستم‌های نوری بزرگ به میکروسستم‌های یکپارچه و فشرده پیشرفت دهند.

نیلز آتترستروم، فیزیک‌دان در سندیا که در زمینه فوتونیک یکپارچه تخصص دارد، رهبری تلاش‌ها برای مینیاتور کردن این سیستم‌های نوری را بر عهده دارد. این پیشرفت وعده عملکرد و مقیاس‌پذیری بهتری را می‌دهد که کاربرد‌هایی از محاسبات پیشرفته تا ارتباطات امن را شامل می‌شود.

آترستروم گفت: «فوتونیک یکپارچه سیستم‌های نوری بزرگ‌مقیاس را به مقیاس میکرو تبدیل می‌کند. ما در فوتونیک یکپارچه دستگاه‌های جدیدی را توسعه می‌دهیم و به بررسی فیزیک دستگاه می‌پردازیم تا تمام کارکرد‌هایی را که برای انجام تحقیقات بنیادی و ایجاد میکروسستم‌های کوانتومی نسل بعد نیاز داریم، ارائه دهیم.»

انتقال از سیستم‌های بزرگ به تراشه‌های یکپارچه

پیش از این توافق با سندیا، لوکِنز بر روی سیستم‌های فیبر نوری برای کار خود در پردازش اطلاعات کوانتومی مبتنی بر فرکانس تمرکز کرده بود. او توضیح می‌دهد که کیوبیت‌ها در تمامی پلتفرم‌ها، از جمله فوتونیک وجود دارند. در رویکرد فرکانسی، کیوبیت یک فوتون است که می‌تواند به‌طور همزمان دو طول موج یا رنگ مختلف نور را داشته باشد.

وی گفت: «ما از سیستم‌های بزرگ و حجیم استفاده می‌کنیم. این سیستم‌ها دارای تلفات بالای فوتون‌ها هستند، بسیار گران‌قیمت و فضای زیادی را اشغال می‌کنند.»

سندیا دارای یکی از انعطاف‌پذیرترین کارگاه‌ها در جهان، نه‌تن‌ها در میکروالکترونیک بلکه در فوتونیک نیز است.

پیشرفت‌ها در فوتونیک کوانتومی

شکافنده‌های فضایی، که فوتون‌ها را به دو جهت تقسیم می‌کنند، اجزای اساسی در فوتونیک کوانتومی هستند. آترستروم گفت: «در این الگوی کدگذاری فرکانسی، ما نیاز به ایجاد نوع خاصی از شکافنده‌ها داریم که یک رنگ نور را به دو رنگ تقسیم کند.»

چشم‌انداز‌ها و کاربرد‌های آینده

لوکِنز می‌گوید که هدف او انتقال کار از آزمایش‌های اثبات اصل به پیاده‌سازی در شبکه‌های کوانتومی است.

نقطه عطف در همکاری کوانتومی

همکاری نتیجه‌بخش بوده است. برنامه تحقیقاتی هدایت شده آزمایشگاه سندیا، ۱۷ میلیون دلار برای پیشبرد کار تیم در فوتونیک کوانتومی مبتنی بر فرکانس اختصاص داده است.

حمایت از توسعه فناوری کوانتومی

علاوه بر شرکت در همکاری کوانتومی، سندیا قابلیت‌های پروتوتیپ‌سازی میکروالکترونیک‌های مجتمع MESA را به‌عنوان یک شریک اصلی در مرکز پیش‌نمونه‌سازی پیشرفته جنوب‌غربی ارائه می‌دهد.

انتهای پیام/