Бельгійська інноваційна лабораторія Imec здійснила прорив у галузі квантових технологій, створивши перший у світі квантовий пристрій на основі квантових точок за допомогою високоточної High NA EUV літографії. Ця передова технологія, яка лише починає впроваджуватися у виробництво напівпровідників, дозволила досягти рівня масштабування, необхідного для створення потужних квантових комп’ютерів нового покоління.
Про це розповідає ProIT
Перспективи квантових обчислень та масштабування
Квантові комп’ютери здатні виконувати складні обчислювальні завдання за лічені хвилини, тоді як навіть найшвидші класичні суперкомп’ютери витратили б на це десятиліття. Усе це стало можливим завдяки використанню кубітів — квантових бітів, які можуть одночасно перебувати у кількох станах та здійснювати паралельні обчислення. Однак основним викликом для цієї галузі лишається не лише створення окремих квантових пристроїв, а саме їхнє масштабне впровадження у виробництво.
“Це може допомогти розробити масштабовані квантові комп’ютери у найближчому майбутньому — раніше, ніж очікувалося для квантових обчислень на основі інших підходів”, — кажуть у компанії.
За оцінками експертів, комерційне застосування квантових комп’ютерів очікувалося до 2030 року, проте завдяки прориву Imec цей термін може бути значно скорочений.
«Індустріальні» кубіти та революційна High-NA EUV літографія
Imec зосередила увагу не на розробці нового типу кубітів, а на використанні так званих «індустріальних» кремнієвих кубітів на квантових точках, що дозволяє застосовувати існуючі виробничі лінії для їх масштабування. Принцип роботи таких кубітів полягає в утриманні окремих електронів у кремнієвих структурах, де спіни електронів зберігають інформацію, а металеві керувальні затвори керують взаємодією між квантовими точками. Чим менші відстані між цими точками — тим точніше і стабільніше працює система, однак це вимагає надзвичайної точності на рівні нанометрів.
Для досягнення таких показників Imec застосувала High Numerical Aperture Extreme Ultraviolet (High-NA EUV) літографію — новітню технологію, яка вже використовується для виробництва процесорів із техпроцесом менше 2 нм та щільних чипів пам’яті. Літографічна установка з High-NA EUV важить понад 150 тонн і має дзеркала, які у двічі більші та в десять разів важчі за стандартні аналоги. Виробники напівпровідників лише починають інтегрувати цю технологію у свої процеси, але Imec вже використала її для створення квантового обладнання.
За словами фахівців, головна мета лабораторії — не створити найпотужніший квантовий комп’ютер, а довести, що масштабування таких систем можливе вже зараз. High-NA EUV літографія відкриває шлях до виготовлення чипів, на яких можна інтегрувати мільйони кубітів завдяки проміжкам усього в 6 нм між ними. Це забезпечує плавний перехід від класичних бітів до кубітів без необхідності докорінної модернізації виробництва.
Провідні гравці у сфері квантових технологій — від Google до IBM — вже експериментують з різними підходами до квантових обчислень, однак саме масове розгортання масштабованих квантових систем залишається головним викликом. Завдяки Imec цей виклик стає ближчим до вирішення, і галузь квантових обчислень може отримати новий імпульс для розвитку у найближчі роки.