Бельгийская инновационная лаборатория Imec совершила прорыв в области квантовых технологий, создав первый в мире квантовый прибор на основе квантовых точек с помощью высокоточной High NA EUV литографии. Эта передовая технология, которая только начинает внедряться в производство полупроводников, позволила достичь уровня масштабирования, необходимого для создания мощных квантовых компьютеров нового поколения.
Об этом сообщает ProIT
Перспективы квантовых вычислений и масштабирования
Квантовые компьютеры способны выполнять сложные вычислительные задачи за считанные минуты, тогда как даже самые быстрые классические суперкомпьютеры потратили бы на это десятилетия. Всё это стало возможным благодаря использованию кубитов — квантовых битов, которые могут одновременно находиться в нескольких состояниях и выполнять параллельные вычисления. Однако основным вызовом для этой области остается не только создание отдельных квантовых устройств, но и их масштабное внедрение в производство.
“Это может помочь разработать масштабируемые квантовые компьютеры в ближайшем будущем — раньше, чем ожидалось для квантовых вычислений на основе других подходов”, — говорят в компании.
По оценкам экспертов, коммерческое применение квантовых компьютеров ожидалось до 2030 года, однако благодаря прорыву Imec этот срок может быть значительно сокращен.
«Индустриальные» кубиты и революционная High-NA EUV литография
Imec сосредоточила внимание не на разработке нового типа кубитов, а на использовании так называемых «индустриальных» кремниевых кубитов на квантовых точках, что позволяет применять существующие производственные линии для их масштабирования. Принцип работы таких кубитов заключается в удержании отдельных электронов в кремниевых структурах, где спины электронов хранят информацию, а металлические управляющие затворы контролируют взаимодействие между квантовыми точками. Чем меньше расстояния между этими точками — тем точнее и стабильнее работает система, однако это требует чрезвычайной точности на уровне нанометров.
Для достижения таких показателей Imec применила High Numerical Aperture Extreme Ultraviolet (High-NA EUV) литографию — новейшую технологию, которая уже используется для производства процессоров с техпроцессом менее 2 нм и плотных чипов памяти. Литографическая установка с High-NA EUV весит более 150 тонн и имеет зеркала, которые в два раза больше и в десять раз тяжелее стандартных аналогов. Производители полупроводников только начинают интегрировать эту технологию в свои процессы, но Imec уже использовала её для создания квантового оборудования.
По словам специалистов, главная цель лаборатории — не создать самый мощный квантовый компьютер, а доказать, что масштабирование таких систем возможно уже сейчас. High-NA EUV литография открывает путь к изготовлению чипов, на которых можно интегрировать миллионы кубитов благодаря промежуткам всего в 6 нм между ними. Это обеспечивает плавный переход от классических битов к кубитам без необходимости коренной модернизации производства.
Ведущие игроки в сфере квантовых технологий — от Google до IBM — уже экспериментируют с различными подходами к квантовым вычислениям, однако именно массовое развертывание масштабируемых квантовых систем остается главным вызовом. Благодаря Imec этот вызов становится ближе к решению, и отрасль квантовых вычислений может получить новый импульс для развития в ближайшие годы.