- Pequeños chips ópticos operan millones de puntos láser desde conjuntos microscópicos en voladizo
- La investigación dirigida por MITRE abre un nuevo camino para ampliar el control láser de la computación cuántica
- La tecnología de dirección de haz microscópico puede reducir la complejidad en grandes sistemas ópticos
Los diseños de computación cuántica construidos alrededor de qubits controlados por láser enfrentan problemas a medida que los sistemas crecen. Muchos enfoques se basan en láseres individuales para controlar qubits individuales, lo que a menudo resulta difícil una vez que los sistemas escalan a millones, como se indica para el uso práctico.
Los científicos que trabajan en el proyecto MITRE Quantum Moonshot han desarrollado un chip óptico microscópico capaz de dirigir millones de haces de luz por segundo para abordar ese desafío.
En lugar de depender de un láser por tarea, el método permite redirigir rápidamente una pequeña cantidad de rayos a través de muchos objetivos.
El artículo continúa a continuación.
MITRE Disparo lunar cuántico
El proyecto MITRE Quantum Moonshot reúne a investigadores de MITRE, MIT, la Universidad de Colorado Boulder y los Laboratorios Nacionales Sandia. Su objetivo compartido es crear sistemas cuánticos escalables que combinen el control basado en la luz con materiales de estado sólido para manipular una gran cantidad de bits cuánticos.
De acuerdo a Espectro IEEEEl chip óptico microscópico puede proyectar 68,6 millones de puntos de luz escaneables por segundo. Es 50 veces más rápido que los escáneres de haz basados en microespejos anteriores, lo que ayuda a resolver los mayores obstáculos prácticos en el escalamiento del hardware cuántico.
El dispositivo mide aproximadamente 1 milímetro cuadrado, aproximadamente el tamaño de un grano de sal, y consta de una serie de voladizos microscópicos que actúan como pequeñas rampas para la luz. El voltaje eléctrico hace que cada voladizo se mueva ligeramente, guiando las vigas a través de una superficie bidimensional con un control preciso.
La luz viaja a través de caminos estrechos llamados guías de ondas y sale por la punta de cada voladizo. Una fina capa de nitruro de aluminio dentro de la estructura se expande o contrae bajo voltaje, lo que permite que pequeñas piezas mecánicas se muevan y escaneen los haces a través del área objetivo.
“Hemos creado un píxel escaneable en el límite absoluto de lo que permite la dispersión”, dijo Henry Wayne, investigador visitante en el MIT e ingeniero fotónico en QuEra Computing.
Espectro IEEE informa que el equipo demostró la capacidad del chip para proyectar imágenes detalladas a escala microscópica. Una exhibición reproducía la Mona Lisa (ver más abajo) en un área más pequeña que dos óvulos humanos.
Sincronizar el movimiento a través de miles de estructuras diminutas se ha vuelto más difícil que construir el hardware en sí.
Los investigadores tuvieron que alinear cuidadosamente la sincronización y la salida de luz del movimiento mecánico para que los colores y patrones aparecieran en la secuencia correcta.
Más allá de la computación cuántica, el mismo método de escaneo podría acelerar los procesos de fabricación basados en láser, como la impresión 3D. La tecnología también se puede extender a imágenes y computación de alto rendimiento.
“Creo que ahora se puede tomar un proceso que podría llevar horas y tal vez reducirlo a minutos”, dice Wayne.
Los investigadores también están explorando nuevas formas en voladizo que se curvan en espirales en lugar de simples arcos. Estas variaciones podrían respaldar los sistemas de laboratorio en un chip utilizados en biología, donde el escaneo de la luz a través de las células ayuda a desencadenar o medir reacciones químicas.
Es la misma capacidad inherente de dirigir muchos haces desde un único dispositivo compacto lo que hace que la tecnología sea relevante más allá de los entornos de laboratorio.
Aunque la tecnología sigue siendo experimental, su capacidad para emitir una gran cantidad de haces desde una superficie pequeña apunta a posibles ahorros de costos en grandes sistemas informáticos.
Los sistemas que actualmente requieren una gran cantidad de láseres y hardware de soporte se pueden simplificar, reduciendo el equipo, las demandas de energía y los costos operativos a largo plazo.
Si los sistemas informáticos futuros dependen más de la tecnología óptica, reducir la cantidad de fuentes de luz necesarias puede reducir los costos de infraestructura.
A la escala de los centros de datos modernos, incluso pequeñas reducciones en el uso de hardware y energía pueden generar enormes ahorros financieros.
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