Quantum Light Factory – Chip lượng tử tích hợp trên nền CMOS 1 mm²

1. Đột phá lượng tử trên nền bán dẫn truyền thống

Trong bước tiến mang tính đột phá của công nghệ lượng tử, nhóm nghiên cứu từ Boston University, UC Berkeley và Northwestern University đã phát triển thành công một "nhà máy ánh sáng lượng tử" (Quantum Light Factory) – một vi mạch chỉ 1 mm² tích hợp đầy đủ các thành phần tạo photon lượng tử trên nền tảng CMOS 45 nm tiêu chuẩn.

Đây là lần đầu tiên một hệ thống quang tử lượng tử được thiết kế gọn, tích hợp, tương thích với công nghệ chip silicon truyền thống, mở đường cho sản xuất hàng loạt phần cứng lượng tử.

2. Điều gì làm nên đột phá?

* Tích hợp 12 vòng cộng hưởng quang học (microring resonators)

Các vòng này tạo ra cặp photon vướng víu (entangled photon pairs) – thành phần thiết yếu của xử lý thông tin lượng tử.

Tự động điều chỉnh để đảm bảo ổn định quang phổ photon, bất kể điều kiện nhiệt độ.

* Đồng bộ hóa điều khiển – điện tử tích hợp trên chip

Mỗi vòng quang học có bộ vi điều khiển riêng bằng điện – được điều chỉnh độc lập hoặc đồng thời.

Hệ thống sử dụng AI nội bộ để tự động tối ưu hiệu suất photon trong thời gian thực.

* Sản xuất bằng dây chuyền CMOS hiện hữu

Không cần các kỹ thuật chế tạo lượng tử đắt đỏ.

Có thể in hàng loạt như chip AI hoặc chip cảm biến hiện đại.

3. Ứng dụng tiềm năng

Góc nhìn chuyên gia: Nếu một cỗ máy lượng tử là hệ thống thần kinh trung ương thì chip này chính là quả tim, bơm photon từng nhịp một cách ổn định và chính xác.
4.  Ý nghĩa dài hạn

Quantum Light Factory là mảnh ghép thiết yếu cho cuộc đua “đưa lượng tử ra khỏi phòng thí nghiệm”, hướng đến các thiết bị lượng tử thương mại hóa với chi phí sản xuất thấp và độ tin cậy cao.

Kết nối này cũng rút ngắn khoảng cách giữa AI và lượng tử, hai xu thế công nghệ chủ đạo của thập kỷ.

Kết luận: Với diện tích chỉ bằng một hạt gạo, chip Quantum Light Factory cho thấy sự hội tụ giữa công nghệ điện tử cổ điển và công nghệ lượng tử hiện đại. Đây không chỉ là bước tiến kỹ thuật, mà còn là chìa khóa mở ra khả năng đại trà hóa thiết bị lượng tử trong tương lai gần.

Nguồn: Boston University, UC Berkeley, Northwestern University, Tom’s Hardware (2025).