Il diario Natura ha pubblicato un documento di ricerca, "Sondaggio di singoli elettroni su wafer di qubit di spin da 300 mm", che dimostra uniformità, fedeltà e statistiche di misurazione all'avanguardia degli qubit di spin. La ricerca leader del settore apre le porte alla produzione di massa e al continuo ridimensionamento dei processori quantistici basati sul silicio, tutti requisiti per costruire un computer quantistico tollerante ai guasti.

I ricercatori di hardware quantistico di Intel hanno sviluppato un processo di sondaggio criogenico da 300 millimetri per raccogliere dati ad alto volume sulle prestazioni dei dispositivi spin qubit su interi wafer utilizzando tecniche di produzione di semiconduttori a ossido di metallo complementare (CMOS).

I miglioramenti nella resa dei dispositivi qubit combinati con il processo di test ad alto rendimento hanno consentito ai ricercatori di ottenere una quantità significativamente maggiore di dati per analizzare l’uniformità, un passo importante necessario per espandere i computer quantistici. I ricercatori hanno anche scoperto che i dispositivi a singolo elettrone realizzati con questi wafer funzionano bene se utilizzati come spin qubit, raggiungendo una fedeltà del gate del 99,9%. Questa fedeltà è la più alta segnalata per i qubit realizzati con la produzione interamente CMOS.

Le dimensioni ridotte dei qubit di spin, che misurano circa 100 nanometri di diametro, li rendono più densi rispetto ad altri tipi di qubit (ad esempio superconduttori), consentendo di realizzare computer quantistici più complessi su un singolo chip della stessa dimensione. L'approccio di fabbricazione è stato condotto utilizzando la litografia ultravioletta estrema (EUV), che ha consentito a Intel di raggiungere queste dimensioni ridotte producendo allo stesso tempo in grandi volumi.

La realizzazione di computer quantistici tolleranti ai guasti con milioni di qubit uniformi richiederà processi di fabbricazione altamente affidabili. Basandosi sulla sua esperienza nella produzione di transistor, Intel è in prima linea nella creazione di qubit di silicio simili ai transistor sfruttando le sue tecniche di produzione CMOS da 300 millimetri all'avanguardia, che producono abitualmente miliardi di transistor per chip.

Basandosi su questi risultati, Intel prevede di continuare a fare progressi nell’utilizzo di queste tecniche per aggiungere più livelli di interconnessione per fabbricare array 2D con maggiore numero di qubit e connettività, oltre a dimostrare gate a due qubit ad alta fedeltà nel suo processo di produzione industriale. Tuttavia, la priorità principale continuerà a essere la scalabilità dei dispositivi quantistici e il miglioramento delle prestazioni con il chip quantistico di prossima generazione.

Ulteriori informazioni: Samuel Neyens et al, Sondaggio di singoli elettroni su wafer qubit con spin da 300 mm, Natura (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07275-6

Informazioni sul giornale: Natura

Fornito da Intel