Pesquisa demonstra alta fidelidade e uniformidade de controle de qubit no controle de elétron único

Um wafer qubit de spin de silício Intel de 300 milímetros. Em maio de 2024, Natureza publicou um artigo de pesquisa da Intel, "Sondando elétrons únicos em wafers qubit de spin de 300 mm", demonstrando uniformidade, fidelidade e estatísticas de medição de última geração de qubits de spin. Crédito:Intel Corporation

A revista Natureza publicou um artigo de pesquisa, "Sondando elétrons únicos em wafers qubit de spin de 300 mm", demonstrando uniformidade, fidelidade e estatísticas de medição de última geração de qubits de spin. A pesquisa líder do setor abre as portas para a produção em massa e o escalonamento contínuo de processadores quânticos baseados em silício, todos requisitos para a construção de um computador quântico tolerante a falhas.

Pesquisadores de hardware quântico da Intel desenvolveram um processo de sondagem criogênica de 300 milímetros para coletar dados de alto volume sobre o desempenho de dispositivos spin qubit em wafers inteiros usando técnicas de fabricação de semicondutores de óxido metálico complementar (CMOS).

As melhorias no rendimento do dispositivo qubit combinadas com o processo de teste de alto rendimento permitiram aos pesquisadores obter significativamente mais dados para analisar a uniformidade, um passo importante necessário para expandir os computadores quânticos. Os pesquisadores também descobriram que os dispositivos de elétron único desses wafers funcionam bem quando operados como qubits de spin, alcançando 99,9% de fidelidade de porta. Essa fidelidade é a mais alta relatada para qubits feitos com fabricação totalmente da indústria CMOS.

O pequeno tamanho dos qubits de spin, medindo cerca de 100 nanômetros de diâmetro, os torna mais densos do que outros tipos de qubits (por exemplo, supercondutores), permitindo que computadores quânticos mais complexos sejam feitos em um único chip do mesmo tamanho. A abordagem de fabricação foi conduzida usando litografia ultravioleta extrema (EUV), o que permitiu à Intel atingir essas dimensões estreitas e, ao mesmo tempo, fabricar em grandes volumes.

A realização de computadores quânticos tolerantes a falhas com milhões de qubits uniformes exigirá processos de fabricação altamente confiáveis. Aproveitando seu legado em experiência na fabricação de transistores, a Intel está na vanguarda da criação de qubits de spin de silício semelhantes aos transistores, aproveitando suas técnicas de fabricação CMOS de 300 milímetros de ponta, que produzem rotineiramente bilhões de transistores por chip.

Com base nessas descobertas, a Intel planeja continuar a fazer avanços no uso dessas técnicas para adicionar mais camadas de interconexão para fabricar matrizes 2D com maior contagem e conectividade de qubits, bem como demonstrar portas de dois qubits de alta fidelidade em seu processo de fabricação industrial. No entanto, a principal prioridade continuará a ser o dimensionamento dos dispositivos quânticos e a melhoria do desempenho com o seu chip quântico de próxima geração.

Mais informações: Samuel Neyens et al, Sondando elétrons únicos em wafers qubit de spin de 300 mm, Natureza (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07275-6
Informações do diário: Natureza

Fornecido pela Intel

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