การประมวลผลควอนตัมโฟโตนิกกำลังก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว-แต่การปรับขนาดแพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์ต้องการมากกว่านวัตกรรมคิวบิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเชื่อมต่อไฟเบอร์-กับ-ชิป กำลังกลายเป็นข้อจำกัดทางวิศวกรรม
คอมพิวเตอร์ควอนตัมโฟโตนิกอาศัยอาร์เรย์ไฟเบอร์หลายช่องสัญญาณเพื่อรวมแสงเข้ากับวงจรรวมโฟโตนิก (PIC) แม้แต่การจัดแนวระดับนาโนเมตร-ที่ไม่ตรงก็สามารถทำให้เกิดการสูญเสียโฟตอน ลดความเที่ยงตรงของการพัวพัน และส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพโดยรวมของระบบ แม้ว่าอาร์เรย์ไฟเบอร์แบบเดิมที่พัฒนาขึ้นสำหรับแอปพลิเคชันดาต้าคอมและโทรคมนาคมจะมีปริมาณงานสูง แต่ก็ไม่ได้ออกแบบมาให้ตรงตามข้อกำหนดการสูญเสีย-ที่ต่ำมากของสถาปัตยกรรมควอนตัม ในขณะที่อุตสาหกรรมเปลี่ยนจากต้นแบบการวิจัยไปสู่ระบบเชิงพาณิชย์ในยุคแรกๆ ความแม่นยำของบรรจุภัณฑ์จะต้องพัฒนาจากความท้าทายในห้องปฏิบัติการไปสู่ความสามารถทางอุตสาหกรรม
ข้อได้เปรียบด้านความแม่นยำที่การจัดตำแหน่งแบบแอคทีฟให้นั้นครอบคลุมมากกว่าระบบควอนตัม แอปพลิเคชันโฟโตนิกใดๆ ที่ทำงานโดยมีงบประมาณการสูญเสียการมองเห็นที่จำกัด-ไม่ว่าจะเป็นการสื่อสารในอวกาศ การตรวจจับการป้องกัน ข้อมูลคอม หรือโครงสร้างพื้นฐานโทรคมนาคม-จะได้รับประโยชน์โดยตรงจากการสูญเสียการแทรกที่ลดลงและช่องสัญญาณที่แคบลง-ไปจนถึง-ความสม่ำเสมอของช่องสัญญาณ สำหรับการใช้งานการตรวจจับแสงแบบอะนาล็อก การสูญเสียการเชื่อมต่อที่ลดลงทำให้สามารถตรวจจับสัญญาณที่อ่อนลงได้ และการใช้แบนด์วิดท์เลเซอร์เต็มรูปแบบอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ตัวอย่างเช่น ไดโอดเปล่งแสงซุปเปอร์ลูมิเนสเซนท์- (SLED; ดังภาพด้านล่างทางด้านขวาและซ้าย ตามลำดับ) การสูญเสียที่ลดลงยังหมายถึงต้องใช้พลังงานไดรฟ์เลเซอร์น้อยลงเพื่อให้เป็นไปตามงบประมาณด้านออพติคอลที่กำหนด: เลเซอร์จะทำงานเย็นกว่า สร้างความร้อนเหลือทิ้งน้อยลง และมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า ผลลัพธ์ที่ได้คือปริมาณความร้อนที่น้อยลง ค่าใช้จ่ายในการทำความเย็นลดลง และอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์โดยรวมดีขึ้น
ก้าวไปไกลกว่าการจัดตำแหน่งแบบพาสซีฟ
MicroAlign ได้พัฒนาแพลตฟอร์มการจัดการระดับไมโครเพื่อจัดแนวเส้นใยแต่ละเส้นด้วยความแม่นยำระดับนาโนเมตร{0}} อาร์เรย์ไฟเบอร์แบบดั้งเดิมอาศัยการวางตำแหน่งแบบพาสซีฟในร่อง V- ที่มีความแม่นยำ ซึ่งค่าเผื่อทางกลจะสะสมข้ามช่องสัญญาณ ในทางตรงกันข้าม การจัดตำแหน่งที่ใช้งานอยู่จะปรับตำแหน่งไฟเบอร์แบบไดนามิกในระหว่างการประกอบ แก้ไขความเบี่ยงเบนของพิทช์ก่อนการตรึงถาวร วิธีการนี้ช่วยให้อาร์เรย์หลายช่องได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อให้สูญเสียการแทรกน้อยที่สุด
เมื่อเป้าหมายด้านประสิทธิภาพกระชับขึ้น การสูญเสีย-การเชื่อมต่อออปติคอลที่ต่ำกว่า 0.5 dB คาดว่าจะเพิ่มมากขึ้นในควอนตัมและแอปพลิเคชันโฟโตนิกระดับไฮเอนด์อื่นๆ การรักษาระดับการสูญเสียดังกล่าวอย่างสม่ำเสมอตลอดปริมาณการผลิตไม่เพียงแต่ต้องอาศัยความแม่นยำเท่านั้น แต่ยังต้องมีการควบคุมกระบวนการที่ทำซ้ำได้อีกด้วย
การปรับขนาดการผลิตเพื่อรองรับความต้องการที่เกิดขึ้นใหม่
เพื่อสนับสนุนการพัฒนาอุตสาหกรรม MicroAlign ได้รับเงินสนับสนุน EIC Accelerator €2.5M ($2.8M) ซึ่งรวมถึงองค์ประกอบทุน เพื่อเร่งระบบอัตโนมัติของการผลิตอาเรย์ไฟเบอร์-ของเรา เงินทุนสนับสนุนการขยายปริมาณปริมาณการผลิตในขณะที่รักษาผลผลิตคุณภาพสูง-ให้สม่ำเสมอ การเปลี่ยนแปลงนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากบริษัทคอมพิวเตอร์ควอนตัมเริ่มวางแผนการใช้งานที่ใหญ่ขึ้น- อาร์เรย์ไฟเบอร์ไม่ใช่ระบบย่อยส่วนขอบภายในคอมพิวเตอร์ควอนตัมโฟโตนิก ระบบขนาดใหญ่-ระบบเดียวอาจต้องใช้อาร์เรย์หลายพันชุด เมื่อการยอมรับเพิ่มมากขึ้น ห่วงโซ่อุปทานที่เชื่อถือได้และปรับขนาดได้จึงมีความสำคัญเชิงกลยุทธ์
ความหนาแน่นสูงขึ้นและระยะพิทช์ที่แน่นยิ่งขึ้น
นอกเหนือจากการปรับขนาดปริมาณงานแล้ว เรายังจัดการกับความหนาแน่นอีกด้วย ในช่วงปี 2026 MicroAlign วางแผนที่จะเปิดตัวอาร์เรย์ไฟเบอร์ที่มีความแม่นยำสูงพิเศษ-เจเนอเรชั่นใหม่พร้อมระยะพิทช์ของช่องสัญญาณที่ต่ำถึง 127 µm การลดระยะพิทช์ทำให้บรรจุภัณฑ์โฟโตนิกมีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น และรองรับความหนาแน่นของ I/O ที่สูงขึ้นบนชิปในตัว เนื่องจากวงจรโฟโตนิกรวมจำนวนช่องสัญญาณที่เพิ่มขึ้น อาร์เรย์ไฟเบอร์หนาแน่นจึงกลายเป็นสิ่งจำเป็นในการรักษารอยเท้าที่สามารถจัดการได้และความซับซ้อนในการกำหนดเส้นทาง
การจัดตำแหน่งที่ใช้งานอยู่มีข้อได้เปรียบในการกำหนดค่าที่หนาแน่นดังกล่าว ซึ่งข้อผิดพลาดของตำแหน่งเล็กน้อยอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อการสูญเสียการมองเห็นโดยรวมในหลายช่องสัญญาณ
นอกเหนือจากการใช้งานควอนตัม
แม้ว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะเป็นตัวขับเคลื่อนหลัก แต่ความต้องการ-การสูญเสียการเชื่อมต่อที่ต่ำมากจะขยายไปสู่โดเมนโฟโตนิกขั้นสูงอื่นๆ อีกมากมาย- และโอกาสทางการค้าในตลาดเหล่านี้ก็อาจพิสูจน์ได้ว่ามีความสำคัญเช่นกัน
ในการสลับและการกำหนดเส้นทางด้วยแสง สวิตช์ระบบเครื่องกลไฟฟ้าขนาดเล็ก (MEMS) และสวิตช์เลือกความยาวคลื่น-เป็นองค์ประกอบหลักของเครือข่ายที่กำหนดค่าได้ใหม่สำหรับศูนย์ข้อมูลและแบ็คโบนโทรคมนาคม อุปกรณ์เหล่านี้มีความไวสูงต่อการสูญเสียการแทรก: ทุกๆ 0.1 dB ของความไร้ประสิทธิภาพในการเชื่อมต่อที่อินเทอร์เฟซของไฟเบอร์-ถึง- จะกัดกร่อนระยะขอบของระบบโดยตรง และอาจบังคับให้ต้องใช้การขยายสัญญาณแบบออปติคัลซึ่งมีราคาสูงกว่า อาร์เรย์ที่มีการจัดตำแหน่ง-ที่ใช้งานอยู่ซึ่งสามารถบรรลุเป้าหมายการสูญเสียที่ต่ำกว่า 0.5 dB อย่างต่อเนื่อง ช่วยให้นักออกแบบระบบผ่อนคลายข้อกำหนดของเครื่องขยายเสียง ลดการใช้พลังงาน และขยายขอบเขตการเข้าถึงโดยไม่ต้องเพิ่มโครงสร้างพื้นฐาน
กลาโหมและโฟโตนิกส์อวกาศนำเสนอกรณีที่น่าสนใจไม่แพ้กัน เทอร์มินัลการสื่อสารแบบออปติกในพื้นที่-ฟรี เซ็นเซอร์ LiDAR และเพย์โหลดดาวเทียม ล้วนต้องการประสิทธิภาพการเชื่อมต่อที่สูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือภายใต้งบประมาณด้านขนาด น้ำหนัก และพลังงาน (SWaP) ที่จำกัด สำหรับสภาพแวดล้อมเหล่านี้ เสี้ยวหนึ่งของเดซิเบลที่บันทึกไว้ที่อินเทอร์เฟซของชิปไฟเบอร์-สามารถแปลงเป็นระบบที่เล็กกว่า เบากว่า และ-ได้โดยตรง ความสม่ำเสมอของประสิทธิภาพในทุกช่องสัญญาณ-จุดเด่นของ-อาร์เรย์ที่จัดเรียงไว้-ที่ใช้งานอยู่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับอาร์เรย์เซ็นเซอร์หลายช่องซึ่งช่อง-ถึง-ความแปรผันของช่องสัญญาณสามารถลดความแม่นยำในการวัดลงได้
ภายในปี 2029 MicroAlign ตั้งเป้าที่จะสนับสนุนส่วนแบ่งสำคัญของระบบคอมพิวเตอร์ควอนตัมโฟโตนิกทั่วโลกด้วยอาร์เรย์ไฟเบอร์ที่มีความแม่นยำสูง- แผนงานของเรายังตั้งเป้าไปที่-กลุ่มที่ไม่ใช่-ควอนตัมที่กำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว รวมถึงการสวิตช์แบบออปติคัล การสื่อสารที่สอดคล้องกัน การตรวจจับ และการป้องกันโฟโตนิกส์- ซึ่งความสามารถในการผลิตที่มีความแม่นยำแบบเดียวกันนั้นตอบสนอง-ความต้องการของลูกค้าที่เป็นที่ยอมรับและเร่งด่วนได้ดี
บรรจุภัณฑ์ที่มีความแม่นยำเป็นตัวสร้างความแตกต่างในการแข่งขัน
การพัฒนาอุตสาหกรรมของการจัดตำแหน่งแบบแอคทีฟสะท้อนให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงในวงกว้างสำหรับการผลิตโฟโตนิกส์ อาร์เรย์ไฟเบอร์กำลังพัฒนาจากส่วนประกอบโทรคมนาคมที่จำหน่ายสินค้าไปสู่ระบบย่อยที่มีความแม่นยำ-ซึ่งเป็นศูนย์กลางของประสิทธิภาพของระบบ-ในการประมวลผลควอนตัม การตรวจจับขั้นสูง การสื่อสารแบบออปติก และการป้องกันโฟโตนิก
ตลาดควอนตัมและโฟโตนิกส์ระดับสูง-ที่กำลังเกิดขึ้นใหม่กำลังให้คำจำกัดความใหม่ของความคาดหวัง: ความแม่นยำระดับนาโนเมตร- การสูญเสียการเชื่อมต่อต่ำกว่า 0.5 dB ความหนาแน่นของช่องสัญญาณสูง และระบบอัตโนมัติที่ปรับขนาดได้ การประชุมทั้งสี่คนพร้อมกันต้องทบทวนวิธีการประกอบใหม่
ในขณะที่การประมวลผลควอนตัมโทนิคก้าวไปสู่การใช้งานเชิงพาณิชย์ ความสามารถในการปรับขนาดของเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์อาจมีความสำคัญพอๆ กับความก้าวหน้าในสถาปัตยกรรมคิวบิต และสำหรับตลาดโฟโตนิกประสิทธิภาพสูง-จำนวนมากที่ไม่เกี่ยวข้องกับควิบิตแม้แต่ตัวเดียว บทเรียนเดียวกันนี้ก็สามารถนำไปใช้ได้ ในอุตสาหกรรมที่ทุกส่วนของเดซิเบลมีความสำคัญ บรรจุภัณฑ์ที่มีความแม่นยำไม่ใช่รายละเอียดอีกต่อไป-แต่เป็นข้อได้เปรียบเชิงกลยุทธ์
