量子コンピュータ、量子フォトニクス、量子通信といった量子テクノロジーは、この2年間で驚くほどのスピードでその姿を現してきています。かつてはSFや難解な実験の対象であったこの物理学の直感に反する分野は、コンピューティング、センシング、安全な通信に非常に有用であることが証明されつつあります。これらの分野の主要企業が意欲的なプロジェクトを発表しており、それに伴い、量子世界の驚異的なルールと相互作用を破壊的に応用しようとする有望なベンチャー企業も急速に成長しています。
もはや、最小限のスケールだけの話題ではなくなっており、書くのが難しいくらいです。すでに、東芝[1] のような企業が、量子効果を利用して任意の長さのチャネル上で通信の安全を確保する量子鍵配送ネットワーク装置を発表しています。
高速でスケーラブル、かつエネルギー効率に優れたデータ通信に不可欠なフォトニクスと、量子テクノロジーの世界が交差していることがよく理解できます。しかし、このつながりは、量子技術のすべての分野、さらにその片隅にまで及んでいます。
例えば、量子コンピューティングは、従来のトランジスタベースの論理ビットの量子版である量子ビットの上に論理素子を構築することで成り立っています。量子ビットは、電子ベースの超伝導量子ビットの実装から、トラップドイオンベースの量子ビット、光子ベースの量子ビットなど、多くの物理的表現を用いてあらゆる方法で実装されています。この攪拌分野はすでに成果を上げており、以前は難解だったある種の計算を実用的な時間で実行できるようになりつつあります[2].
しかし、現在追求されている実装の中で、特にデータ量が多いものはほとんどありません。多くの計算機アプリケーションで典型的な、大量のデータを扱うような用途は、まだ量子の世界には到来していないません。このことは一見すると、フォトニクスとこの種の量子コンピュータの接点に固有のリミッターのように思われるかもしれません。光ファイバーは断熱的で、非導電性で、EMIの影響を受けず、オーミックロスなしに情報やエネルギーを伝達することができますし、超伝導量子ビットのファイバーによる制御が実証されています。[3]. シリコンフォトニック構造（フィルター、スプリッター、モード復調器、スイッチなど）は、極低温動作温度を必要とする量子コンピュータ実装のために、極低温互換のフォーマットで構築することが可能です。これらの素子は、冷凍機[4] を含む他のシリコンベースの機能と同一チップ上で組み合わせることができる可能性があります。
Optical Fibers, Alignment, and Production Bottlenecks
光ファイバーやシリコンフォトニックチップがあらゆる種類の量子コンピュータを実現するとしたら、フォトニクス業界では一般的に知られた（だった）精密アライメントが問題になることは間違いありません。 00年代前半のシンプルなフォトニックデバイスでも、パッケージ製品の製造コストはアライメントプロセスに支配されていました。その後、フォトニックデバイスのウェハベースの登場により、アレイ型I/Oを持つ複雑な多チャンネルデバイスが登場するようになりました。しかし、2016年にPI社独自の高速マルチチャンネル・フォトニック・アライメント技術が登場するまで、これらの高度なデバイスのアライメントプロセスは指数関数的に時間がかかるようになっていました。
このファブ実証済みの技術は、現在、高速かつ超高精度のピエゾ式ナノポジショナから、スタック型電動ステージ、斬新なヘキサポッドマイクロロボットに至るまで、さまざまな製品が利用可能です。 多チャンネル、多自由度にわたる入力と出力の同時アライメントを可能にします。この受賞歴[5] のあるパラレルアライメント機能は、世界最速かつ最先端のウェハプローバ[6] やフォトニクスマイクロアセンブリツール[7], の心臓部であり、今日のフォトニクスデバイスのアライメントは従来のアライメント技術に比べて100倍速くなる可能性があるからです。
このような生産性の向上は、フォトニクス産業の規模が大きくなるにつれ、必要不可欠なものとなってきました。また、量子技術の新しさ、斬新さとは裏腹に、「変われば変わるほど、変わらない」という昔からの定説が再び浮かび上がってきます。量子コンピューター、センサー、通信の生産経済学に立ち向かわなければならず、パレート分析の最上位には、アライメントコストの問題が再び浮上することになると思いますが、幸いなことに、それは解決された問題でもあります。
