أخبار ar.wedoany.com، كامبريدج، المملكة المتحدة – الدوائر المتكاملة الضوئية (PIC) هي أنظمة بصرية تُبنى على رقائق أشباه الموصلات، قادرة على تنفيذ وظائف بصرية معقدة في أجهزة على مستوى الشريحة. تُستخدم هذه الدوائر على نطاق واسع بالفعل في مجال الاتصالات عالية السرعة، لا سيما كأجهزة إرسال واستقبال ضوئية داخل مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي، لدعم نقل البيانات بين الخوادم المستخدمة في تدريب نماذج التعلم الآلي المعقدة.
تعتمد معظم الدوائر المتكاملة الضوئية حاليًا على مواد السيليكون أو ثاني أكسيد السيليكون، حيث تعتبر تقنيات تصنيعها ناضجة نسبيًا. ومع ذلك، فإن هذه المواد تواجه قيودًا في بعض التطبيقات الناشئة للتقنيات الكمومية، على سبيل المثال، السيليكون غير شفاف في نطاق الضوء المرئي، في حين تقع الترددات الرئيسية للتقنيات الكمومية غالبًا ضمن هذا النطاق. وبالتالي، أصبحت التقنيات الكمومية مجالًا رئيسيًا يقود استكشاف منصات المواد الجديدة للدوائر المتكاملة الضوئية. يتوقع تقرير IDTechEx أن تصل فرصة السوق للدوائر المتكاملة الضوئية المستخدمة في التقنيات الكمومية إلى 12.6 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2046.
يرتبط علم الفوتونات ارتباطًا وثيقًا بالتقنيات الكمومية، حيث تتطلب تطبيقات مثل الحوسبة الكمومية والاستشعار الكمومي والاتصالات الكمومية أنظمة بصرية دقيقة. مع انتقال التقنيات الكمومية من المختبر إلى السوق التجارية، تواجه المنصات البصرية التقليدية الضخمة صعوبة في تلبية متطلبات المنتج، وتوفر الدوائر المتكاملة الضوئية حلاً لدمج الأنظمة البصرية المعقدة في شرائح قابلة للتصنيع على نطاق واسع.
في مجال الحوسبة الكمومية، تعتمد العديد من المناهج المادية على أنظمة فوتونية، مثل أنظمة الكيوبتات الذرية المحايدة أو الأيونات المحتجزة أو الفوتونية. على سبيل المثال، تستخدم أجهزة الكمبيوتر الكمومية الذرية المحايدة المطورة من قبل Infleqtion و Pasqal، وكذلك أجهزة الكمبيوتر الأيونية المحتجزة التي تبنيها IonQ و Quantinuum، أنظمة الليزر والموجهات الموجية لمعالجة الكيوبتات. تستخدم أجهزة الكمبيوتر الكمومية الفوتونية من PsiQuantum و ORCA Computing و Quandela الفوتونات مباشرة ككيوبتات. يعد تطوير دوائر متكاملة ضوئية مناسبة لهذه التطبيقات أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق قابلية التوسع في الحوسبة الكمومية. على مدار العامين الماضيين، عززت شركات الحوسبة الكمومية الرئيسية قدراتها المتخصصة من خلال الاستحواذ على شركات فوتونية.
تتطلب التقنيات الكمومية مستويات منخفضة من الضوضاء ودرجة عالية من الاستقرار، مما يدفع نحو استكشاف مواد بديلة عن السيليكون. تشمل المواد الواعدة نيتريد السيليكون (SiN)، المتوافق مع عمليات السيليكون الحالية؛ وكذلك نيكوبات الليثيوم ذات الغشاء الرقيق (TFLN) وتيتانات الباريوم (BTO)، والتي تتميز بمعامل كهربائي ضوئي عالٍ، مما يجعلها مناسبة للتعديل الضوئي السريع. ومع ذلك، فإن درجة النضج التجاري لهذه المواد أقل، حيث تتميز بأحجام رقائق صغيرة وتكاليف عالية وعدد محدود من مصانع التصنيع المتاحة.
لقد وجدت الدوائر المتكاملة الضوئية بالفعل تطبيقات عالية الأداء في مجالات مثل اتصالات البيانات والاتصالات السلكية واللاسلكية، لكن التقنيات الكمومية تدفع حدود إمكاناتها. ستكون القدرة على تطوير منصات مواد جديدة لتصنيع دوائر متكاملة ضوئية عالية الجودة هي المفتاح لتمكين انتشار الحوسبة الكمومية باستخدام الأيونات المحتجزة والذرات المحايدة والفوتونات، وكذلك الشبكات الكمومية. يحلل تقرير IDTechEx بعنوان "مواد التقنيات الكمومية 2026-2046: الأسواق، الاتجاهات، الجهات الفاعلة، التوقعات" العوامل الدافعة ذات الصلة، ويوفر توقعات مفصلة ودراسات حالة.
تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com
