где они широко используются в качестве основы для связи между серверами при обучении самых передовых моделей машинного обучения.
В настоящее время большинство фотонных интегральных схем (PIC) основаны на кремнии или диоксиде кремния, поскольку технологии производства этих материалов являются наиболее зрелыми. Однако кремний и диоксид кремния обладают свойствами, которые делают их неоптимальными или даже непригодными для некоторых новых приложений квантовых технологий. В результате эта область стала основным фактором, стимулирующим интерес к новым материальным платформам для PIC. В этой статье рассматриваются данные из отчета IDTechEx «Материалы для квантовых технологий», в котором прогнозируется, что рынок PIC для квантовых приложений достигнет 12,6 миллиардов долларов к 2046 году.
Почему фотоника так тесно связана с квантовыми технологиями?
Фотоника — это технологическая область, посвященная генерации и манипулированию светом, и ее изучение исторически было связано с передовой экспериментальной физикой: лазерами, микроскопами и оптическими системами, которые могут занимать целые лаборатории.
Квантовые технологии, включая квантовые вычисления, датчики и средства связи, в значительной степени зародились в исследовательских центрах и университетах. Однако по мере их развития в направлении коммерческого применения они больше не могут полагаться на громоздкие и хрупкие оптические системы. Именно здесь PIC (Pictured Control Panels) добавляют ценность: они позволяют миниатюризировать эти сложные системы в надежные, пригодные для массового производства микросхемы.
Вычисления с помощью света:
Многие из самых передовых подходов к квантовым вычислениям основаны на фотонных системах, включая системы на основе нейтральных атомов, захваченных ионов или фотонных кубитов. Эти системы используют лазеры, волноводы и камеры для манипулирования и измерения отдельных частиц.
Разработка подходящих фотонных интегральных схем (PIC — Picture Controlled Premises) является ключом к масштабированию этих технологий. Поэтому в последние годы произошло множество приобретений фотонных компаний компаниями, занимающимися квантовыми вычислениями, с целью интеграции производственных мощностей и специализированных знаний.
За пределами кремния:
Хотя кремний является доминирующим материалом, он имеет существенные ограничения, такие как недостаточная прозрачность в видимом спектре, что крайне важно для многих квантовых приложений. Кроме того, эти технологии требуют низкого уровня помех и высокой стабильности, а не скорости или энергопотребления.
Поэтому исследуются новые материалы, такие как нитрид кремния (SiN), тонкопленочный ниобат лития (TFLN) и титанат бария (BTO), хотя они по-прежнему представляют собой проблемы с точки зрения стоимости и производства.
Обзор рынка:
Фотоинтегрированные схемы (PIC) уже играют фундаментальную роль в телекоммуникациях, передаче данных и лидарах, но квантовые технологии выводят их возможности на предельный уровень. Развитие новых цепочек поставок и материалов станет ключевым фактором их роста, включая применение в квантовых вычислениях, квантовых сетях и кибербезопасности.
В отчете «Материалы для квантовых технологий 2026-2046» анализируются факторы, которые будут способствовать развитию этого многомиллиардного рынка, и приводятся подробные прогнозы и тематические исследования, основанные на отраслевых данных.
Автор: Ноа Эль Алами, аналитик в сфере технологий
