ألمانيا تطلق مشروع PIC-PAM لتطوير رقاقات متكاملة فوتونيًا لتوزيع المفاتيح الكمومية

أخبار ar.wedoany.com، أطلقت شركة Quantum Optics Jena GmbH بالتعاون مع AIM Micro Systems وX-FAB ومعهد فراونهوفر للبصريات التطبيقية والهندسة الدقيقة (Fraunhofer IOF) وجامعة فريدريش شيلر في يينا (Friedrich Schiller University Jena) وIMMS، مشروع "وحدة التحليل الاستقطابي المتكاملة فوتونيًا لمعالجة الفوتونات المفردة (PIC-PAM)"، والذي يمتد لثلاث سنوات. وقد حصل المشروع على موافقة ولاية تورينغن وتمويل مشترك من الاتحاد الأوروبي، بهدف استخدام تقنية التكامل على رقاقات السيليكون لتصغير حجم وظائف توزيع المفاتيح الكمومية (QKD) وخفض تكاليفها، مما يسهل نشرها في مراكز البيانات والشبكات الحرمية والبنية التحتية الحيوية.

يجمع المشروع خبرات في مجالات الاتصالات الكمومية والفوتونيات وتصنيع أشباه الموصلات والإلكترونيات الدقيقة، ويهدف إلى تعزيز أمن شبكات الألياف الضوئية لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات في ألمانيا من خلال دمج الفوتونيات المتكاملة مع الاتصالات الكمومية. سيعمل الشركاء على تطوير وحدات صغيرة مناسبة للأجهزة الشبكية الشائعة، ودمج الوظائف الفوتونية والإلكترونية الدقيقة على رقاقة سيليكون واحدة. تشمل المكونات المدمجة على الرقاقة وحدات تحليل استقطاب لقياس الحالات الكمومية للفوتونات، وكاشفات فوتونات مفردة لتحويل الإشارات عالية الحساسية، وإلكترونيات لتحديد الطوابع الزمنية عالية الدقة وتقييم الكشف.

أشار الدكتور كيفن فيوكسل، المدير العام لشركة Quantum Optics Jena GmbH، إلى أن الحواسيب الكمومية من المتوقع أن تخترق طرق التشفير التقليدية خلال السنوات القادمة، في حين أن توزيع المفاتيح الكمومية القائم على التشابك هو تقنية لتوليد وتوزيع مفاتيح التشفير مضمونة الأمان فيزيائيًا، ولا تتأثر أمانها بقدرة المهاجم الحاسوبية. يتم تشفير المعلومات عبر الحالات الاستقطابية للفوتونات المفردة، وأي محاولة تنصت تغير حالة الفوتون، مما يجعل الهجوم قابلاً للكشف. يتطلب تحقيق توزيع المفاتيح الكمومية ثلاثة مكونات رئيسية: تحليل الاستقطاب، وكشف الفوتونات المفردة، وتحديد الطوابع الزمنية.

أعرب البروفيسور أندرياس تونرمان، مدير معهد فراونهوفر IOF ورئيس معهد الفيزياء التطبيقية في جامعة فريدريش شيلر في يينا، عن أن العديد من المكونات البصرية الميكانيكية المستخدمة في المختبرات تشير إلى أن تصغير حجم توزيع المفاتيح الكمومية والتكامل الفوتوني يمثلان تحديًا كبيرًا وفرصة في آن واحد. وأضاف الدكتور أندرياس فيشر، المدير العام لشركة AIM Micro Systems GmbH، أن الهدف هو تطوير حل متكامل بدرجة عالية يمكن نشره بمرونة في الأجهزة الشبكية مثل وحدات SFP الصغيرة.

سيعمل المشروع على تطوير وحدة تحليل كاملة كدائرة متكاملة أحادية البلورة، تدمج الوحدات الوظيفية الفوتونية والإلكترونية على رقاقة واحدة بحجم بضعة مليمترات فقط. أوضح الدكتور غابرييل كيتلر، الرئيس التنفيذي لشركة X-FAB Global Services GmbH، أنهم سيطورون عملية CMOS خصيصًا لتوزيع المفاتيح الكمومية لتصنيع الرقاقات الفوتونية المتكاملة، مما يتيح معالجة طبقات الأجهزة الفوتونية والإلكترونية على رقاقة واحدة في المستقبل. سيقوم معهد فراونهوفر IOF بتنفيذ المكونات الفوتونية للرقاقة القائمة على نيتريد السيليكون، بما في ذلك المكونات البصرية الدقيقة ووحدات تحليل الاستقطاب والمقرنات. ستقوم IMMS بتطوير الطبقة الإلكترونية للرقاقة، مع التركيز على دمج كاشفات تعتمد على الثنائيات الضوئية الانهيارية أحادية الفوتون (SPAD) والإلكترونيات الجديدة لتوقيت القياس. أشار مارتن إيبرهارت، المدير العام لـ IMMS، إلى أن دمج حلول IMMS الحالية القائمة على SPAD مع معهد فراونهوفر IOF ونقلها إلى التطبيقات الكمومية في الفوتونيات المتكاملة يمثل مسارًا واعدًا بشكل خاص. ستتولى جامعة يينا مسؤولية إعداد أجهزة الاختبار والتوصيف لجميع الوحدات الفوتونية.

لضمان إمكانية استخدام الرقاقة في شكل وحدات صغيرة مشابهة لـ SFP، ستتولى AIM Micro Systems تجميع الرقاقة وتركيب الغلاف وتوصيل العناصر البصرية والإلكترونية، مع مراعاة الملاءمة الصناعية. ستقوم Quantum Optics Jena بإنشاء مصدر فوتوني لضمان إمكانية استخدام الفوتونات المرئية لكاشفات SPAD في توزيع المفاتيح الكمومية، وستبني نموذجًا توضيحيًا كاملاً لعرض النتائج.

أشارت أنكه زيغماير، المديرة العامة لـ OptoNet e.V.، إلى أن تورينغن هي واحدة من المراكز الرائدة في ألمانيا في مجال الإلكترونيات الدقيقة والفوتونيات، وأن ستة من أعضاء المنظمة ذوي الابتكار العالي يعملون على دمج الفوتونيات المتكاملة مع الاتصالات الكمومية، وجميع الشركات موجودة في تورينغن. وأعربت عن اعتقادها أن التعاون مع شريك تصنيع أشباه الموصلات الإقليمي X-FAB والمؤسسات البحثية المحلية سيجلب فوائد كبيرة لتورينغن، بما في ذلك نقل المعرفة التقنية وتعزيز سلسلة القيمة وقابلية نقل النتائج إلى تطبيقات عبر القطاعات.

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