Un equipo interdisciplinar de las universidades de Boston, Berkeley y Northwestern ha logrado integrar fuentes de luz cuántica y electrónica de control en un único chip de silicio, usando una plataforma comercial de 45 nanómetros. Este avance, publicado en Nature Electronics, representa el primer sistema cuántico electrónico-fotónico totalmente integrado y fabricado con tecnología estándar CMOS, abriendo las puertas a una nueva generación de chips cuánticos “listos para escalar”.
Un “fabricante de luz cuántica” en miniatura
El chip desarrollado funciona como una red de “fábricas de luz cuántica”, capaces de emitir pares de fotones correlacionados, esenciales para tareas de computación cuántica, comunicaciones seguras y sensores ultra precisos. Cada fuente ocupa apenas un milímetro cuadrado e incluye resonadores microring en silicio, componentes clave también mencionados por Jensen Huang (NVIDIA) como piedra angular de la computación óptica futura.
El reto tecnológico ha sido estabilizar estos resonadores, extremadamente sensibles a variaciones térmicas y de fabricación. Para ello, los investigadores han integrado sensores fotónicos y sistemas de control térmico directamente en el chip, ajustando en tiempo real la resonancia de cada fuente cuántica. En total, cada chip puede operar hasta 12 fuentes de fotones en paralelo, manteniendo la sincronización pese a interferencias internas.
Fabricación comercial: el verdadero salto
El chip se ha producido usando una plataforma CMOS de 45 nm, desarrollada junto a GlobalFoundries y Ayar Labs, lo que demuestra que la integración cuántica puede escalar sin depender de procesos experimentales o prototipos de laboratorio. Según Miloš Popović (Boston University), el hito es “un pequeño paso en la evolución de los sistemas cuánticos, pero esencial, porque se ha logrado usando procesos comerciales y reproducibles”.
Daniel Kramnik, autor principal del diseño del chip en Berkeley, destaca el carácter interdisciplinar del logro: “La electrónica, la fotónica y la óptica cuántica normalmente avanzan en paralelo, pero aquí han sido co-diseñadas como un único sistema integrado”.
Un paso firme hacia el futuro cuántico
Aunque este chip no es aún un ordenador cuántico funcional, sí marca un antes y un después en cómo se construyen los sistemas cuánticos: miniaturizados, controlables y escalables desde su diseño. Su impacto podría extenderse desde infraestructuras para comunicaciones seguras hasta componentes esenciales para arquitecturas de computación cuántica híbridas o sensores de precisión.
Además, varios investigadores ya se han incorporado a empresas punteras del sector, como PsiQuantum, Ayar Labs o Google X, lo que evidencia el impulso que la fotónica de silicio está tomando tanto para aplicaciones de inteligencia artificial como para la computación cuántica integrada.
Este avance ha contado con el respaldo de la National Science Foundation (NSF), el programa FuSe sobre el futuro de los semiconductores, la Packard Foundation y la Catalyst Foundation, consolidando un ecosistema académico-industrial comprometido con llevar la cuántica del laboratorio al mercado.
Este primer chip cuántico electrónico-fotónico marca el comienzo de una nueva era: una en la que la computación cuántica puede escalar sobre las mismas bases tecnológicas que ya impulsan la revolución de la inteligencia artificial.
vía: Boston University
