Imec izradio prvi kvantni dot qubit uređaj s High-NA EUV litografijom

Belgijska istraživačka tvrtka imec objavila je da je izradila ono što opisuje kao prvi kvantni dot qubit uređaj proizveden pomoću High-NA EUV litografije. Riječ je o jednoj od ranijih demonstracija naprednog kvantnog hardvera izrađenog tehnologijom koja je u središtu nove generacije proizvodnje poluvodiča. Uređaj je predstavljen na događaju ITF World u Leuvenu 19. svibnja, a temelji se na silikonskim quantum dot spin qubitima, uz uzorkovanje gate razmaka od tek oko 6 nanometara.

Imec navodi da je riječ o važnom koraku prije svega zbog proizvodnje, a manje zbog same kvantne izvedbe. U kvantnom računalstvu fizikalni napredak više nije jedina prepreka: problem je, prema toj procjeni, skaliranje sustava u pouzdane strojeve s milijunima ponovljivih i kontrolabilnih qubita. Tvrtka tvrdi da je upravo tu primijenila najnoviji alat industrije poluvodiča kako bi prvi put izradila silicijske kvantne točke s tolerancijama kompatibilnima s industrijskom proizvodnjom čipova.

Silicijski quantum dot spin qubiti često se opisuju kao “industrijski qubiti” jer bi, barem u teoriji, mogli koristiti postojeću CMOS infrastrukturu. Umjesto zasebnih i egzotičnih proizvodnih ekosustava, takav pristup pokušava iskoristiti desetljeća iskustva u proizvodnji pločica i tranzistora. Qubiti pritom rade tako da zarobljavaju pojedinačne elektrone u nanoskalnim silicijskim strukturama, dok njihovo spin stanje pohranjuje informaciju, a okolne metalne kontrolne elektrode upravljaju međudjelovanjem između susjednih kvantnih točaka.

Ključna tehnička poteškoća, prema opisu kompanije, jest razmak između tih kontrolnih elektroda. Kako se susjedne kvantne točke približavaju, jačina sprezanja raste, a time i mogućnost kontrole i interakcijske vjernosti. No istodobno je potrebno pouzdano oblikovati razmake široke tek nekoliko nanometara preko cijele pločice. Imec kaže da je izradio funkcionalne nizove qubita s razmacima od oko 6 nm između plunger i barrier gate elektroda koristeći High-NA EUV, najnoviju preciznu litografsku tehnologiju u industriji.

High-NA EUV je sljedeći veliki korak u litografiji poluvodiča i razvija se prvenstveno za buduće procesore ispod 2 nm, napredne AI akceleratore i guste memorijske tehnologije. Sustave proizvodi ASML, a preciznost uzorkovanja podiže se povećanjem numeričke apertures optičkog sustava s 0,33 na 0,55. Uređaj pritom teži oko 150 tona, dug je otprilike kao dvoetažni autobus i zahtijeva potpuno redizajniran optički sustav s dvostruko većim i deset puta težim zrcalima od onih u standardnim EUV alatima, koje je ZEISS polirao do atomske preciznosti.

Za kvantno računalstvo ovakav pristup znači da se istraživanje sve više približava proizvodnim procesima poznatima iz klasične industrije čipova, ali imec ne tvrdi da je time problem riješen. U objavi se radi o demonstraciji koja pokazuje jednu moguću stazu prema industrijskoj proizvodnji kvantnih komponenti, dok se stvarna izrada velikih, pouzdanih i skalabilnih sustava i dalje nalazi pred tehničkim izazovima koje industrija još treba savladati.