Бельгійський дослідницький центр Imec, що спеціалізується на передових напівпровідникових технологіях, досяг значного прориву, представивши перший у світі квантовий пристрій на основі квантових точок. Його розроблено з використанням новітньої літографії High NA EUV – технології, що відкриває шлях до масового виробництва напівпровідників нового покоління.
Як зазначають у компанії, це досягнення може значно прискорити розробку масштабованих квантових комп’ютерів, наближаючи їх появу в практичному використанні раніше, ніж прогнозувалося для інших методик реалізації квантових обчислень.
Квантові обчислення вважаються наступним еволюційним кроком у сфері комп’ютерних технологій. Потенціал квантових комп’ютерів полягає у здатності вирішувати завдання, які вимагають від сучасних суперкомп’ютерів десятиліть, за лічені хвилини. Секрет їхньої потужності – використання квантових бітів, або кубітів, які завдяки принципам квантової механіки можуть одночасно перебувати у кількох станах (0 і 1), що дозволяє виконувати обчислення паралельно.
«Хоча провідні технологічні компанії активно змагаються за створення першого квантового комп’ютера комерційного масштабу, головною перешкодою на цьому шляху є не стільки сама розробка, скільки масштабованість. Гіганти галузі, як Google та IBM, разом із численними стартапами вже запропонували різноманітні підходи до реалізації квантових обчислень. Зараз виклик полягає у створенні надійних систем, здатних оперувати квантовими процесами у великих масштабах», — зазначає видання Interesting Engineering.
За деякими оцінками, поява таких систем можлива до 2030 року. Однак, враховуючи нещодавній успіх Imec, цей термін може бути скорочено.
Робота з «індустріальними» кубітами
Інноваційність підходу Imec полягає не у створенні принципово нового типу кубітів, а у використанні тих, які найлегше піддаються масштабуванню. Зокрема, компанія зосередилася на кремнієвих кубітах на квантових точках, які також називають «індустріальними кубітами». Цей підхід є найбільш перспективним для масштабування, оскільки дозволяє задіяти наявну інфраструктуру виробництва чипів для створення квантових процесорів.
«Кубіти функціонують шляхом утримання окремих електронів у кремнієвих структурах, де інформація зберігається у вигляді спінів електронів. Взаємодія між квантовими точками контролюється за допомогою навколишніх металевих затворів. Хоча на перший погляд це може здаватися простим, на практиці реалізація такого механізму є надзвичайно складним завданням», — пояснює Interesting Engineering.
Ключовим фактором продуктивності чіпа є відстань між керуючими електродами. Чим меншою є дистанція між квантовими точками, тим вищою є керованість і точність системи. Однак, оскільки ця відстань вимірюється в нанометрах (10⁻⁹ м) на кремнієвій підкладці, дослідницькій команді довелося застосувати передові технології, щоб забезпечити стабільну роботу системи.
Літографія High-NA EUV
Дослідники Imec використали технологію літографії з екстремальним ультрафіолетом та високою числовою апертурою (High Numerical Aperture Extreme Ultraviolet, NA-EUV). Це найсучасніша методика, яку напівпровідникова промисловість планує впроваджувати для виробництва процесорів з нормами менше 2 нм. Хоча наразі ця технологія застосовується для створення прискорювачів штучного інтелекту (AI) та високощільних мікросхем пам’яті, команда Imec адаптувала її для розробки квантових процесорів.
Думка UA Новини: Це досягнення Imec суттєво наближає нас до епохи квантових обчислень, потенційно змінюючи ландшафт високотехнологічних галузей та наукових досліджень. Для звичайних користувачів це може означати появу нових потужних інструментів для вирішення складних проблем, хоча безпосередній вплив на побутові пристрої буде відкладений у часі.
Джерело новини: itc.ua