Único en el mundo: imec presenta un bloque de qubits de puntos cuánticos fabricado con litografía EUV de alta NA

Matriz de qubits funcional con distancias entre las puertas de plunger (P) y de barrera (B) de aproximadamente 6 nanómetros, posibilitada por la litografía EUV de alta NA. La imagen también muestra las puertas de acumulación (A) y de confinamiento (C).

    1. Imec presenta mundialmente por primera vez un componente de qubit de puntos cuánticos fabricado mediante litografía EUV de alta NA.
    2. Esta demostración es un hito en el camino hacia la escalabilidad industrial de qubits más fiables, las unidades básicas de cálculo de los ordenadores cuánticos. Los ordenadores cuánticos ofrecerán un rendimiento exponencialmente superior en tareas específicas, como el desarrollo de nuevos medicamentos o la simulación de procesos físicos.
    3. Basándose en una capa base de estructuras fabricadas con precisión mediante la tecnología de alta NA, imec ha logrado crear una red funcional de qubits con distancias de apenas 6 nanómetros. Gracias a las dimensiones a escala nanométrica de este componente hardware, teóricamente se pueden integrar millones de qubits en un solo chip.
    4. “Podemos aprovechar décadas de innovación en semiconductores y toda la ecosistema de escalado de silicio para llevar los bloques de construcción cuánticos más allá de los experimentos de laboratorio hacia la producción en serie. Aquí, los qubits basados en silicio tienen una ventaja clara”, explica Sofie Beyne, jefa de proyecto e ingeniera de integración cuántica en imec.

imec, un centro de investigación e innovación líder mundial en tecnologías avanzadas de semiconductores, presentó en la ITF World un estreno mundial: un componente de qubit de puntos cuánticos fabricado con litografía EUV de alta NA. Este logro es un hito en el camino hacia la escalabilidad industrial de qubits más fiables, las unidades básicas de cálculo de los ordenadores cuánticos. Hasta donde se sabe, es el primer componente de hardware integrado fabricado con litografía EUV de alta NA.

En tareas de cálculo complejas, como el desarrollo de nuevos medicamentos o la simulación de procesos físicos, un ordenador cuántico podría ofrecer un rendimiento exponencialmente superior al de los ordenadores clásicos. Sin embargo, para obtener un ordenador cuántico operativo, debemos escalar a millones de qubits interconectados (las unidades de cálculo de un ordenador cuántico), con alta fiabilidad y control preciso.

Entre las diferentes plataformas cuánticas actualmente en estudio, los qubits de espín en puntos cuánticos de silicio son considerados candidatos prometedores para la escalabilidad industrial y a menudo se les denomina “los qubits de la industria”. Su proceso de fabricación es en gran medida compatible con la producción de chips informáticos estándar basados en silicio (CMOS), un campo en el que imec se ha consolidado en las últimas décadas como una autoridad reconocida mundialmente.

“Podemos aprovechar décadas de innovación en semiconductores y toda la ecosistema de escalado de silicio para desarrollar bloques de construcción cuánticos más allá de los experimentos de laboratorio hacia sistemas a gran escala y fabricables industrialmente. Aquí, los qubits basados en silicio tienen una ventaja clara”, explica Sofie Beyne, jefa de proyecto e ingeniera de integración cuántica en imec.

Los qubits de espín en puntos cuánticos de silicio encapsulan un electrón en una nanostructura de silicio (la capa de puertas). El “estado de espín” del electrón encapsulado se utiliza para almacenar información cuántica. Las distancias entre las diferentes puertas deben minimizarse para limitar las influencias del entorno. En imec, se ha logrado crear una red funcional de qubits con distancias de apenas 6 nanómetros. Gracias a las dimensiones a escala nanométrica de este componente hardware, teóricamente se pueden integrar millones de qubits en un solo chip.

“La litografía EUV de alta NA permite estructurar con precisión los qubits de puntos cuánticos de silicio. Dado que la fuerza de acoplamiento entre puntos cuánticos adyacentes aumenta exponencialmente con la distancia entre ellos, debemos estructurar con fiabilidad brechas de unos pocos nanómetros entre los electrodos de control de los puntos cuánticos. Esto es un logro técnico real, gracias a nuestros equipos de integración y estructuración, así como a la tecnología EUV de alta NA de ASML”, afirma Kristiaan De Greve, Fellow de imec y director del programa de computación cuántica.

Esta demostración se basa en resultados previos de imec con qubits de espín de puntos cuánticos de silicio, que ya demostraron que los procesos compatibles con CMOS pueden reducir el ruido de carga y mantener una operación estable del qubit. Al integrar la litografía EUV de alta NA en el proceso de producción, el enfoque pasa de componentes demostrativos en laboratorio a qubits reproducibles aptos para sistemas de fabricación de 300 mm a gran escala.

Es evidente que la litografía EUV de alta NA será decisiva para tecnologías lógicas y de memoria con una anchura de estructura inferior a 2 nm, impulsando el crecimiento acelerado de la IA avanzada y los ordenadores de alto rendimiento. Sin embargo, ahora queda claro que también jugará un papel central en el hardware del futuro de la computación cuántica.