광자 양자 컴퓨팅은 빠르게 발전하고 있지만{0}}하드웨어 플랫폼을 확장하려면 큐비트 혁신 이상의 것이 필요합니다. 특히 파이버-대-칩 연결이 엔지니어링 제약으로 대두되고 있습니다.
광자 양자 컴퓨터는 다중 채널 광섬유 어레이를 사용하여 빛을 광자 집적 회로(PIC)에 결합합니다. 나노미터-규모의 잘못된 정렬도 광자 손실을 초래하고 얽힘 충실도를 저하시키며 전체 시스템 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 데이터 통신 및 통신 애플리케이션용으로 개발된 기존 광섬유 어레이는 높은 처리량을 제공하지만 양자 아키텍처의 초저{3}}손실 요구 사항을 충족하도록 설계되지 않았습니다. 업계가 연구용 프로토타입에서 초기 상용 시스템으로 전환함에 따라 포장 정밀도는 실험실 수준의 과제에서 산업적 역량으로 발전해야 합니다.
능동 정렬이 제공하는 정밀성 이점은 양자 시스템을 훨씬 뛰어넘습니다. 우주 통신, 국방 감지, 데이터 통신, 통신 인프라 등-광학 손실 예산이 빠듯한 광 손실 예산으로 작동하는 모든 광자 애플리케이션은 삽입 손실이 적고 채널 간{3}}간-균일성이 직접적으로 이점을 얻습니다. 아날로그 광학 감지 응용 분야의 경우 결합 손실이 감소하면 약한 신호를 감지하고 초발광 발광 다이오드(SLED, 아래 그림에서 각각 오른쪽과 왼쪽에 표시됨)의 전체 레이저 대역폭을 보다 효율적으로 사용할 수 있습니다. 손실이 낮다는 것은 주어진 광학 예산을 충족하는 데 필요한 레이저 구동 전력이 적다는 것을 의미합니다. 레이저는 더 낮은 온도로 작동하고, 폐열을 덜 발생시키며, 더 오래 지속됩니다. 그 결과 열 발자국이 줄어들고, 냉각 오버헤드가 줄어들며, 전반적으로 제품 수명이 향상됩니다.
수동적 정렬을 넘어
MicroAlign은 나노미터{0}}수준의 정밀도로 개별 섬유를 능동적으로 정렬하는 미세 조작 플랫폼을 개발했습니다. 기존의 광섬유 어레이는 기계적 공차가 채널 전체에 축적되는 정밀 V-홈에 수동적으로 배치하는 방식에 의존합니다. 이와 대조적으로 활성 정렬은 조립 중에 섬유 위치를 동적으로 조정하여 영구 고정 전에 피치 편차를 수정합니다. 이 접근 방식을 사용하면 삽입 손실을 최소화하도록 최적화된 다중 채널 어레이가 가능합니다.
성능 목표가 엄격해짐에 따라 양자 및 기타 고급 광자 애플리케이션에서 0.5dB 미만의 광{0}결합 손실이 점점 더 예상됩니다.{2}} 생산량 전반에 걸쳐 이러한 손실 수준을 일관되게 유지하려면 정밀도뿐만 아니라 반복 가능한 프로세스 제어도 필요합니다.
새로운 수요에 맞춰 생산 규모 확대
산업화를 지원하기 위해 MicroAlign은 파이버{2}}어레이 제조 자동화를 가속화하기 위해 지분 구성 요소가 포함된 250만 유로(280만 달러)의 EIC 액셀러레이터 보조금을 확보했습니다. 이 자금은 일관된 고품질 출력을 유지하면서 생산 처리량 확장을 지원합니다.- 양자 컴퓨팅 회사가 더 큰 규모의 배포를 계획하기 시작함에 따라 이러한 전환은 매우 중요합니다.- 파이버 어레이는 광자 양자 컴퓨터 내의 한계 하위 시스템이 아닙니다. 단일 대규모-시스템에는 수천 개의 어레이가 필요할 수 있습니다. 채택이 가속화됨에 따라 안정적이고 확장 가능한 공급망이 전략적으로 중요해졌습니다.
더 높은 밀도와 더 단단한 피치
처리량 확장 외에도 밀도 문제도 해결하고 있습니다. 2026년에 MicroAlign은 채널 피치가 127μm에 이르는 차세대 초고정확도 광섬유 어레이를 출시할 계획입니다. 피치를 줄이면 더욱 컴팩트한 포토닉 패키징이 가능하고 통합 칩에서 더 높은 I/O 밀도를 지원합니다. 광자 회로에 증가하는 채널 수가 통합됨에 따라 관리 가능한 공간과 라우팅 복잡성을 유지하기 위해 고밀도 광섬유 어레이가 필수적이 되었습니다.
능동 정렬은 작은 위치 오류가 여러 채널에 걸쳐 전체 광 손실에 큰 영향을 미칠 수 있는 밀집된 구성에서 이점을 제공합니다.
양자 애플리케이션을 넘어서
양자 컴퓨팅이 주요 동인이기는 하지만, 초저손실 연결에 대한 필요성은{0}}다른 많은 고급 광자 영역으로 확장되며{1}}이러한 시장에서의 상업적 기회도 그만큼 중요할 수 있습니다.
광 스위칭 및 라우팅에서 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 스위치와 파장{0} 선택 스위치는 데이터 센터 및 통신 백본을 위한 재구성 가능한 네트워크의 핵심 구성 요소입니다. 이러한 장치는 삽입 손실에 매우 민감합니다. 광섬유-대-칩 인터페이스에서 결합 비효율성이 0.1dB씩 추가될 때마다 시스템 마진이 직접적으로 침식되고 더 비싼 광 증폭 장치를 사용해야 할 수 있습니다. 0.5dB 미만의 손실 목표를 지속적으로 달성할 수 있는 능동 정렬 어레이를 통해 시스템 설계자는 증폭기 요구 사항을 완화하고, 전력 소비를 줄이며, 추가 인프라 없이 도달 범위를 확장할 수 있습니다.
국방 및 우주 포토닉스는 똑같이 매력적인 사례를 제시합니다. 자유-공간 광통신 단말기, LiDAR 센서 및 위성 페이로드는 모두 제한된 크기, 무게 및 전력(SWaP) 예산 하에서 안정적으로 작동하기 위해 가능한 최고의 결합 효율성을 요구합니다. 이러한 환경에서는 파이버-칩 인터페이스에 저장된 데시벨의 일부만 더 작고 가벼우며 더 긴{4}}범위 시스템으로 직접 변환할 수 있습니다. 모든 채널에 걸쳐 성능 균일성은-활성-정렬 배열의 특징-채널 간 변화로 인해 측정 정확도가 저하될 수 있는 다중 채널 센서 배열에 특히 중요합니다.
2029년까지 MicroAlign은 초고정확도 광섬유 어레이를 통해 전 세계적으로 상당한 양의 광자 양자 컴퓨팅 시스템을 지원하는 것을 목표로 합니다.{1}} 우리의 로드맵은 또한 동일한 정밀 제조 역량이 확립되고 긴급한 고객 요구 사항을 해결하는 광학 스위칭, 일관성 있는 통신, 감지 및 방어 포토닉스를 포함하여 빠르게 성장하는-비-양자 부문을 대상으로 합니다.-
경쟁 차별화 요소인 정밀 포장
능동 정렬의 산업화는 포토닉스 제조의 광범위한 변화를 반영합니다. 광섬유 어레이는 상용화된 통신 구성 요소에서 양자 컴퓨팅, 고급 감지, 광학 통신 및 국방 포토닉스 전반에 걸쳐 시스템 성능의 중심이 되는 정밀하게 설계된 하위 시스템-으로 발전하고 있습니다.{2}}
신흥 양자 및 고급{0}} 포토닉스 시장은 나노미터 규모의 피치 정확도, 0.5dB 미만의 결합 손실, 높은 채널 밀도 및 확장 가능한 자동화 등 기대치를 재정의하고 있습니다. 네 가지를 모두 동시에 충족하려면 조립 방법론을 재고해야 합니다.
광자 양자 컴퓨팅이 상업적 배포를 향해 나아가면서 패키징 기술의 확장성은 큐비트 아키텍처의 발전만큼 중요할 수 있습니다. 단일 큐비트가 포함되지 않은 많은 고성능 광자 시장에도 동일한 교훈이 적용됩니다. 데시벨의 모든 부분이 중요한 업계에서 정밀 포장은 더 이상 세부사항이 아닙니다.-그것은 전략적 이점입니다.
