Celosvětově unikátní: imec představuje kvantový bodový qubitový modul, který byl vyroben pomocí lithografie s vysokým NA EUV

Fungující pole Qubitů s rozestupy mezi plungerovými (P) a bariérovými (B) bránami přibližně 6 nanometrů, umožněné pomocí lithografie s vysokým NA EUV. Obrázek dále ukazuje akumulační (A) a uzavírací (C) brány.

    1. Imec poprvé na světě představuje Quantenový bodový kvantový bit (qubit) komponentu, která byla vyrobena pomocí High-NA-EUV litografie.
    2. Tato demonstrace je milníkem na cestě k průmyslovému škálování spolehlivějších qubitů, základních výpočetních jednotek kvantových počítačů. Kvantové počítače budou při určitých výpočetních úlohách, jako je vývoj nových léků nebo simulace fyzikálních procesů, vykazovat exponenciálně lepší výkon.
    3. Díky vrstvě základny složené z přesně vyrobených struktur za použití technologie High-NA se imec podařilo vytvořit funkční síť qubitů s rozestupy pouhých necelých 6 nanometrů. Díky nanoškálovým rozměrům této hardwarové komponenty je teoreticky možné integrovat miliony kvantových bitů na jeden čip.
    4. „Můžeme využít desetiletí inovací v oblasti polovodičů a celé ekosystémy škálování křemíku k tomu, abychom kvantové prvky posunuli od laboratorních experimentů k velkosériové výrobě. Zde mají křemíkové qubity jasnou výhodu,“ vysvětluje Sofie Beyne, vedoucí projektu a inženýrka pro kvantovou integraci v imec.

imec, celosvětově přední výzkumné a inovační centrum pro pokročilé polovodičové technologie, představilo na ITF World světovou premiéru: komponentu kvantového bodového qubitu, která byla vyrobena pomocí High-NA-EUV litografie. Tento výkon je milníkem na cestě k průmyslovému škálování spolehlivějších qubitů, základních výpočetních jednotek kvantových počítačů. Je to, pokud je známo, první integrovaný hardwarový prvek vyrobený pomocí High-NA-EUV litografie.

U určitých složitých výpočetních úloh, jako je vývoj nových léků nebo simulace fyzikálních procesů, by kvantový počítač mohl vykazovat exponenciálně vyšší výkon než klasické počítače. Abychom však získali funkční kvantový počítač, musíme dosáhnout škálování na miliony propojených qubitů (výpočetních jednotek kvantového počítače) s vysokou spolehlivostí a přesnou kontrolou.

Mezi různými současnými kvantovými platformami jsou křemíkové spinové qubity kvantových bodů považovány za slibného kandidáta pro průmyslové škálování a často jsou označovány jako „průmyslové qubity“. Jejich výrobní proces je do značné míry kompatibilní se standardní výrobou počítačových čipů na bázi křemíku (CMOS) – oblastí výzkumu, ve které se imec za poslední desetiletí stalo celosvětově uznávanou autoritou.

„Můžeme využít desetiletí inovací v oblasti polovodičů a celé ekosystémy škálování křemíku k tomu, abychom kvantové prvky posunuli od laboratorních pokusů k velkoplošným, průmyslově vyráběným systémům. Zde mají kvantové bity na bázi křemíku jasnou výhodu,“ vysvětluje Sofie Beyne, vedoucí projektu a inženýrka pro kvantovou integraci v imec.

Křemíkové spinové qubity kvantových bodů zahrnují elektron v křemíkové nanostruktuře (vrstva brány). Stav „spin“ zachyceného elektronu se využívá k uchovávání kvantové informace. Rozestupy mezi jednotlivými branami musí být minimalizovány, aby se omezily vlivy okolí. Imev se podařilo vytvořit funkční síť qubitů s rozestupy pouhých asi 6 nanometrů. Díky nanoškálovým rozměrům této hardwarové komponenty je teoreticky možné integrovat miliony kvantových bitů na jeden čip.

„High-NA-EUV umožňuje přesné strukturování křemíkových kvantových bodových qubitů. Jelikož síla vazby mezi sousedními kvantovými body exponenciálně roste s klesající vzdáleností mezi nimi, musíme spolehlivě strukturovat mezery o několika nanometrech mezi řídicími elektrodami kvantových bodů. To je skutečný technický výkon, za který vděčíme našim integračním a strukturálním týmům a vynikající technologii High-NA-EUV od ASML,“ říká Kristiaan De Greve, člen představenstva imec a ředitel programu pro kvantové počítání.

Tato demonstrace staví na dřívějších výsledcích imec s spinovými qubity z křemíkových kvantových bodů, které již ukázaly, že procesy kompatibilní s CMOS mohou vést k nízkému náboji šumu a stabilnímu provozu qubitů. Díky začlenění High-NA-EUV litografie do výrobního procesu se posunuje zaměření od jednotlivých demonstračních prvků v laboratoři k reprodukovatelným kvantovým bitům vhodným pro výrobu na 300mm linkách.

Je sice zřejmé, že High-NA-EUV litografie bude klíčová pro logické a paměťové technologie s strukturou pod 2 nm, které budou pohánět rychlý růst pokročilých AI a vysoce výkonných počítačů, avšak nyní je jasné, že bude hrát také ústřední roli v hardwaru pro budoucí kvantové počítače.