Világszerte egyedülálló: az imec bemutat egy kvantumpont-Qubit-építőelemet, amelyet magas NA-s EUV-litográfiával gyártottak

Működőképes Qubit-tömb, amelyben a Plunger- (P) és a Barriere- (B) kapuk közötti távolság mindössze 6 nanométer, a High-NA-EUV-litográfiának köszönhetően. A kép továbbá az Akkumulációs- (A) és a Bezáró- (C) kapukat is mutatja.

    1. Az imec elsőként a világon mutat be egy kvantumpont-Qubit-építőelemet, amelyet High-NA-EUV-litográfiával gyártottak.
    2. Ez a bemutató mérföldkő a megbízhatóbb kvantumegységek, az alapvető számítási egységek, a kvantum-számítógépek ipari méretekben történő skálázásának útján. A kvantumszámítógépek bizonyos számítási feladatokban, például új gyógyszerek fejlesztésében vagy fizikai folyamatok szimulációjában exponenciálisan jobb teljesítményt nyújtanak.
    3. A precízen gyártott struktúrák alaprétegére építve, a High-NA-technológia alkalmazásával az imec sikerült egy csaknem 6 nanométeres távolságú működőképes hálózatot létrehoznia kvantumpontokból. Ennek a hardverkomponensnek a nanoszintű méretei lehetővé teszik, hogy elméletileg millió kvantumbitet integráljunk egyetlen chipre.
    4. „Több évtizedes innovációkra támaszkodhatunk a félvezetőiparban, és kihasználhatjuk a szilícium-skálázás teljes ökoszisztémáját, hogy a kvantumba épülő egységeket a laboratóriumi kísérleteken túl a tömeggyártásig fejlesszük. Itt a szilícium-alapú kvantumpont-Qubitek egyértelmű előnnyel bírnak,” magyarázza Sofie Beyne, az imec kvantumintegrációért felelős projektvezetője és mérnöke.

Az imec, egy világszerte vezető kutatási és innovációs központ a fejlett félvezetőtechnológiák terén, a ITF World kiállításon bemutatta elsőként a világon: egy kvantumpont-Qubit-építőelemet, amelyet High-NA-EUV-litográfiával gyártottak. Ez az eredmény mérföldkő a megbízhatóbb kvantumegységek ipari méretű skálázásának útján. Ez az első olyan integrált hardver-alkotóelem, amelyet a High-NA-EUV-litográfiával gyártottak.

Bizonyos összetettebb számítási feladatok, például új gyógyszerek fejlesztése vagy fizikai folyamatok szimulációja esetén a kvantumszámítógép exponenciálisan jobb teljesítményt nyújthat, mint a klasszikus számítógépek. Ahhoz azonban, hogy működőképes kvantumszámítógépet kapjunk, millió összekapcsolt kvantumegység (a kvantumszámítógép számítási egységei) skálázására van szükség, magas megbízhatósággal és precíz vezérléssel.

A jelenleg vizsgált különböző kvantumplatformok közül a szilícium-alapú kvantumpont-spin-Qubitek ígéretes jelöltnek számítanak az ipari skálázás terén, és gyakran „az ipar Qubitjeinek” nevezik őket. Gyártási folyamatuk nagymértékben kompatibilis a szilícium-alapú (CMOS) szabványos számítógép-chipek gyártásával – ez a kutatási terület, amelyben az imec az elmúlt évtizedekben világszerte elismert szakértővé vált.

„Több évtizedes innovációkra támaszkodhatunk a félvezetőiparban, és kihasználhatjuk a szilícium-skálázás teljes ökoszisztémáját, hogy a kvantumba épülő egységeket a laboratóriumi kísérleteken túl nagy léptékű, ipari gyártásra alkalmas rendszerré fejlesszük. Itt a szilícium-alapú kvantumpont-Qubitek egyértelmű előnnyel bírnak,” magyarázza Sofie Beyne, az imec kvantumintegrációért felelős projektvezetője és mérnöke.

A szilícium-alapú kvantumpont-spin-Qubit egy elektront zár be egy szilícium-nanostruktúrába (az ajtó rétegébe). Az „Spin-állapotát” használják a kvantuminformáció tárolására. A különböző kapuk közötti távolságokat minimalizálni kell a környezeti hatások korlátozása érdekében. Az imec sikerült egy működő hálózatot létrehoznia, ahol a kvantumpontok közötti távolság mindössze 6 nanométer. Ennek a hardverkomponensnek a nanoszintű méretei lehetővé teszik, hogy elméletileg millió kvantumbitet integráljunk egyetlen chipre.

„A High-NA-EUV lehetővé teszi a szilícium-kvantum-doboz kvantumpontok precíz struktúrálását. Mivel a kötés erőssége a szomszédos kvantum-dobozok között exponenciálisan nő a közöttük lévő távolsággal, megbízhatóan kell strukturálnunk néhány nanométeres résekben a vezérlő elektródák között. Ez valódi műszaki bravúr, amelyet az integrációs és szerkezetépítő csapatainknak, valamint az ASML kiváló High-NA-EUV technológiájának köszönhetünk,” mondja Kristiaan De Greve, az imec munkatársa és kvantumszámítástechnikai programigazgató.

Ez a bemutató az imec korábbi eredményeire épül, amelyek szilícium-alapú spin-Qubitokat mutattak be, amelyek már bizonyították, hogy a CMOS-kompatibilis folyamatok alacsony töltészajjal és stabil Qubit-működéssel járnak. A High-NA-EUV litográfia gyártási folyamatba való integrálásával a fókusz a laboratóriumi demonstrációs elemekről a reprodukálható kvantumegységekre helyeződik, amelyek alkalmasak 300 mm-es gyártási berendezésekre.

Bár nyilvánvaló, hogy a High-NA-EUV litográfia döntő szerepet fog játszani a 2 nm alatti szerkezeti szélességű logikai és memóriatechnológiákban, amelyek a fejlett MI és nagy teljesítményű számítógépek gyors növekedését fogják elősegíteni, most már világos, hogy ez a technológia központi szerepet fog betölteni a jövő kvantumhardverében is.