Исследователи из Мельбурнского и Манчестерского университетов разработали технологию производства сверхчистого кремния с минимальной долей примесей. Новый метод приближает создание мощных и стабильных квантовых компьютеров на основе существующих кремниевых производств, заявляют инженеры.
Кремниевые процессоры и другие компоненты — основа современной микроэлектроники, но для квантовых устройств, как правило, рассматриваются альтернативные технологии, например, дефекты в алмазах или охлажденные до температур близких к абсолютному нулю ионы. Такие элементы плохо сочетаются с современными технологиями и требуют особых условий обслуживания.
Кремний является ведущим кандидатом на создание квантовых компьютерных чипов, которые обеспечат устойчивую когерентность, необходимую для надежных квантовых вычислений, отмечают инженеры. Проблема в том, что встречающийся в природе кремний помимо нужного изотопа кремний-28 содержит около 4,5% кремния-29. В ядре этого атома на один нейтрон больше. «Лишняя» частица как крошечный магнит разрушает когерентность и создает ошибки вычислений.
С помощью ионного имплантатора инженеры направили сфокусированный высокоскоростной луч из атомов чистого кремния-28 на образец природного материала. В результате бомбардировки нужные атомы постепенно заместили лишние изотопы. В результате концентрация кремния-29 в образце снизилась до двух частей на миллион (0,0002%).
Ионный имплантатор — стандартное устройство, которое активно используется на производстве полупроводников, отмечают инженеры. Это значит, что метод очистки кремния до минимального содержания примесей легко будет внедрить на существующих предприятиях. При этом сверхчистые чипы помогут квантовым компьютерам с множеством кубитов дольше оставаться стабильными и допускать меньше ошибок.
Теперь, когда мы можем производить чрезвычайно чистый кремний-28, нашим следующим шагом будет демонстрация того, что мы можем поддерживать квантовую когерентность для многих кубитов одновременно. Надежный компьютер всего с 30 кубитами превзойдет мощность современных суперкомпьютеров для некоторых приложений.
Дэвид Джеймисон, профессор Мельбурнского университета и соавтор исследования
Читать далее:
Сибирские «врата в подземный мир» растут: что происходит в Батагайке
Недалеко от нас есть планета, где ветер дует быстрее пули
Физики наблюдали кота Шредингера — превращение атомов из частиц в волну
На обложке: Изображение от WangXiNa на Freepik, сведения о лицензии