Функціонуючий масив кубітів із проміжками між плунжерними (P) та бар’єрними (B) затворами всього близько 6 нм, створений Imec. Фото: Imec / Interesting Engineering
Imec — бельгійська дослідницька та інноваційна лабораторія, що працює над передовими напівпровідниковими технологіями — створила перший у світі квантовий пристрій на основі квантових точок із використанням High NA EUV літографії — високомасштабованої технології, яку лише починають впроваджувати у масштабоване виробництво напівпровідників.
“Це може допомогти розробити масштабовані квантові комп’ютери у найближчому майбутньому — раніше, ніж очікувалося для квантових обчислень на основі інших підходів”, — кажуть у компанії.
Квантові комп’ютери вважаються наступним рубежем обчислювальної техніки, оскільки вони можуть розв’язувати задачі за хвилини, на які навіть найшвидшим суперкомп’ютерам знадобилися б десятиліття. Це можливо тому, що квантові комп’ютери використовують квантові біти (кубіти), які можуть одночасно зберігати кілька значень (0 або 1) та виконувати обчислення паралельно.
“Хоча компанії змагаються за створення першого у світі квантового комп’ютера комерційного масштабу, головною перешкодою є не саме його створення, а масштабне розгортання. Великі технологічні компанії — від Google до IBM — разом із низкою новачків уже знайшли різні способи виконання квантових обчислень. Тепер виклик полягає у створенні машин, здатних у великому масштабі надійно виконувати ці обчислення”, — пише видання Interesting Engineering.
Оцінки свідчать, що такого майбутнього можуть досягти до 2030 року, але завдяки недавньому досягненню Imec це може статися раніше.
Робота з “індустріальними” кубітами
Геніальність Imec полягає не у створенні нового типу кубітів, а у використанні тих, які найпростіше масштабувати. Використання кремнієвих кубітів на квантових точках, також відомих як “індустріальні кубіти”, є найпростішим підходом до масштабування, оскільки воно дозволяє використовувати наявну інфраструктуру виробництва чипів для створення квантових процесорів.
“Кубіти працюють шляхом утримання окремих електронів у кремнієвих структурах, де спіни електронів зберігають інформацію. Навколишні металеві керувальні затвори керують взаємодіями між квантовими точками. У теорії це звучить просто, однак на практиці досягти цього дуже складно”, — зазначає Interesting Engineering.
Продуктивність такого чипа залежить від відстані між керувальними електродами. Чим меншою є відстань між квантовими точками, тим кращими є керованість і точність системи. Однак ця відстань вимірюється у нанометрах (10^-9 м) на кремнієвій пластині, тому дослідницькій команді знадобився надсучасний підхід, щоб змусити систему працювати.
High-NA EUV літографія
Дослідники Imec використали літографію High Numerical Aperture Extreme Ultraviolet (NA-EUV) — новітню технологію, яку напівпровідникова індустрія планує застосовувати для створення процесорів менше 2 нм. Поки цю технологію використовують для створення прискорювачів штучного інтелекту (AI) та щільних чипів пам’яті, дослідники Imec застосували її для розробки квантових процесорів.
Хочеш знати більше, ніж ChatGPT 5? Підписуйся на ITC.ua у TelegramПІДПИСАТИСЯ
“Установка High-NA EUV літографії важить колосальні 150 тонн і за розмірами схожа на автобус. Її дзеркала вдвічі більші та у десять разів важчі, ніж у звичайних інструментів EUV-літографії. Технологія лише починає надходити до виробників напівпровідників, які планують інтегрувати її у свої робочі процеси, але Imec вже використала її для створення квантового обладнання”, — розповіли дослідники.
Imec поки що не заявляє про прориви у квантових обчисленнях завдяки цій розробці. Але їй це й не потрібно. Завдання лабораторії полягає не у створенні потужного квантового комп’ютера, а у демонстрації того, що такі системи можна легко масштабувати, і High-NA EUV літографія щойно це довела.
“Поки квантові стартапи розробляють нові кубіти з величезною обчислювальною потужністю, їм також доведеться вирішити проблему масштабування цих систем. Imec щойно продемонструвала, що кремнієві кубіти можна легко масштабувати, і для їхнього впровадження не потрібна еволюція самої технології квантових обчислень”, — підсумовує Interesting Engineering.
Завдяки проміжкам лише у 6 нм у сумісному з 300-мм фабриками процесі Imec робить можливою інтеграцію мільйонів кубітів на одному чипі. Ще важливіше те, що впровадження квантових пристроїв може відбуватися значно плавніше, оскільки виробники чипів зможуть перейти від бінарних бітів до кубітів без масштабної перебудови виробничих процесів. Квантовому майбутньому, можливо, не доведеться чекати до 2030 року.
СпецпроєктиНайтонший робот-пилосос в Україні: що варто знати про Dreame X60 Ultra Complete«Катка24»: топові українські стримери знялися у ролику для геймінг-кампанії від ПриватБанк, Visa та NAVI
