Három amerikai egyetem – a Boston University, a Berkeley Egyetem és a Northwestern University – kutatói nagy valószínűséggel olyan áttörést értek el a chipfejlesztésben, amely megkönnyíti a kvantumalapú hardverek tömeggyártását.
A mérnökök egy „kvantum fénygyárat” építettek rá egy 1 mm2-es szilícium lapkára, mégpedig egy teljesen szokványos, az x86-os és az ARM-processzorok gyártásánál is használt 45 nanométeres CMOS eljárással készült chipre. A Nature Electronic folyóiratban publikált tanulmány kikövezheti az utat a nagy mennyiségben, a már bevált módszerekkel (azaz viszonylag olcsón) gyártott kvantumhardverek előtt.
A lapka felszínén 12 miniatűr szilíciumhurkot, úgynevezett „mikrogyűrű rezonátort” helyeztek el; ezek mindegyike különleges kvantumjellemzőkkel bíró fotonpárokat generál. Az ilyen fotonpárok számos kvantumtechnológia alapját adják, de létrehozásuk többnyire bonyolult laborberendezéseket igényel – itt viszont közvetlenül egy körömnyi chipen „termelik” őket.
A fénygyár érdekességét nem csak az adja, hogy kvantumfényt generál, hanem az is, hogy ezt a fényt sikerül stabilan tartani. A rezonátorok alapesetben nagyon érzékenyek a hőmérsékletre: kis változások is megállíthatják a fotonok áramlását. Ennek kiküszöbölésére a kutatók közvetlenül a lapkára építettek rá egy visszacsatolási rendszert. Minden rezonátor működését aprócska fotódióda ellenőrzi, a hőmérsékletet pedig áramkörök és miniatűr „fűtőtestek” szabályozzák. Így mind a 12 rezonátor tökéletes összhangban működhet, anélkül, hogy terjedelmes berendezésre lenne szükség.
A felfedezés jelentőségét az adja, hogy bebizonyította: kvantumchipek a jelenleg létező gyárakban is előállíthatók, ugyanazokkal a módszerekkel és technológiákkal, mint amelyekkel a most használt CPU-k és GPU-k készülnek. A 45 nanométeres CMOS-technológia abszolút nem a csúcs, viszont már bizonyítottan költséghatékony. A sorozatgyártá ettől persze még messze van, de egy fontos lépést már sikerült megtenni.
