Бельгійська дослідницька лабораторія Imec, що спеціалізується на передових напівпровідникових технологіях, здійснила прорив, представивши перший у світі квантовий пристрій на основі квантових точок, виготовлений із застосуванням літографії High NA EUV. Ця високомасштабована техніка лише починає інтегруватися в масове виробництво напівпровідників.
У компанії переконані, що це досягнення може прискорити розробку масштабованих квантових комп’ютерів, наближаючи їхню появу раніше, ніж прогнозувалося для інших підходів до квантових обчислень.
Квантові комп’ютери: наступний етап обчислювальної ери
Квантові комп’ютери розглядаються як наступний революційний крок у сфері обчислень. Їхня здатність вирішувати завдання за лічені хвилини, які навіть найпотужніші суперкомп’ютери не змогли б обробити за десятиліття, зумовлена використанням квантових бітів (кубітів). Кубіти, на відміну від класичних бітів, здатні одночасно існувати в кількох станах (0 або 1), що дозволяє здійснювати паралельні обчислення.
“Незважаючи на шалену гонку між компаніями за створення першого квантового комп’ютера комерційного масштабу, головним викликом залишається не саме його розробка, а широкомасштабне впровадження. Провідні технологічні гіганти, як-от Google та IBM, разом із численними стартапами, вже розробили різноманітні методи здійснення квантових обчислень. Тепер ключове завдання – створити машини, які зможуть надійно виконувати ці обчислення у великих масштабах”, – зазначає видання Interesting Engineering.
За поточними оцінками, ера повномасштабних квантових комп’ютерів могла настати до 2030 року. Однак, завдяки нещодавнім досягненням Imec, цей термін може бути суттєво скорочено.
Використання “індустріальних” кубітів для масштабування
Ключ до успіху – масштабованість
Винахідливість Imec полягає не у створенні принципово нового типу кубітів, а в ефективному використанні тих, які найлегше масштабувати. Зокрема, використання кремнієвих кубітів на квантових точках, які часто називають “індустріальними кубітами”, вважається найпростішим шляхом до масштабування. Це дозволяє застосовувати наявну інфраструктуру виробництва напівпровідників для створення потужних квантових процесорів.
“Кубіти функціонують шляхом утримання окремих електронів у кремнієвих структурах, де їхні спіни (власні моменти імпульсу) зберігають інформацію. Взаємодія між квантовими точками контролюється за допомогою оточуючих металевих керувальних затворів. Теоретично це звучить просто, але на практиці досягнення такої точності є надзвичайно складним завданням”, – підкреслює Interesting Engineering.
Ефективність роботи такого чипа безпосередньо залежить від відстані між керувальними електродами. Чим меншою є дистанція між квантовими точками, тим вищою стає керованість та точність системи. Однак, оскільки ця відстань вимірюється в нанометрах (10⁻⁹ метра) на кремнієвій пластині, команді дослідників довелося застосувати найсучасніші технологічні рішення, щоб забезпечити стабільну роботу системи.
Революція High-NA EUV літографії
Для реалізації цього амбітного проєкту команда Imec задіяла літографію High Numerical Aperture Extreme Ultraviolet (NA-EUV). Це найновіша технологія, яку напівпровідникова індустрія планує використовувати для виробництва процесорів з нормами менше 2 нанометрів. Хоча наразі High NA EUV літографія переважно застосовується для створення прискорювачів штучного інтелекту (AI) та щільних мікросхем пам’яті, дослідники Imec успішно адаптували її для розробки квантових процесорів.
Думка ЧАС НОВИН: Цей прорив може докорінно змінити ландшафт технологій, прискоривши епоху квантових обчислень та потенційно відкривши нові можливості для розробки складних застосунків у науці, медицині та фінансах. Широке впровадження подібних технологій може значно вплинути на конкуренцію між провідними IT-компаніями та швидкість розвитку галузі.
Оригінал статті: itc.ua