Uma foto mostra um wafer qubit de giro de silício Intel de 300 milímetros. Em maio de 2024, a Nature publicou um artigo de pesquisa da Intel, "Sondando elétrons únicos em wafers qubit de spin de 300 mm", demonstrando uniformidade de ponta, fidelidade e estatísticas de medição de qubits de spin. (Crédito: Intel Corporation)
Otto Zietz, engenheiro de hardware quântico da Intel Corporation, está perto de um cryoprober quântico em Hillsboro, Oregon. A cryoprober pode mergulhar um wafer de silício de 300 milímetros até a temperatura extraordinariamente baixa de 1,7 Kelvin – apenas um fio de cabelo acima do zero absoluto. (Crédito: Intel Corporation)
James S. Clarke é diretor de Hardware Quântico da Intel Corporation. (Crédito: Intel Corporation)
Sam Neyens é um engenheiro de medição de dispositivos quânticos da Intel Corporation. (Crédito: Intel Corporation)
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Hoje, a Nature 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 spin qubits. A pesquisa líder do setor abre as portas para a produção em massa e o escalonamento contínuo de processadores quânticos baseados em silício, todos os quais são requisitos para construir um computador quântico tolerante a falhas.
Pesquisadores de hardware quântico da Intel desenvolveram um processo de análise criogênica de 300 milímetros para coletar dados de alto volume sobre o desempenho de dispositivos de spin qubit em wafers inteiros usando técnicas de fabricação de semicondutores de óxido de metal complementar (CMOS).
As melhorias no rendimento do dispositivo qubit combinadas com o processo de testes de alta taxa de transferência permitiram que os pesquisadores obtenham significativamente mais dados para analisar a uniformidade, um passo importante necessário para escalar computadores quânticos. Os pesquisadores também descobriram que os dispositivos de elétron único desses wafers têm um bom desempenho quando operados como qubits de giro, alcançando 99,9% de fidelidade de porta. Essa fidelidade é a mais alta relatada para qubits feitos com fabricação totalmente industrial em CMOS.
O pequeno tamanho de qubits de spin, medindo cerca de 100 nanômetros em todo, os torna mais densos do que outros tipos de qubit (por exemplo, supercondutores), permitindo que computadores quânticos mais complexos sejam feitos em um único chip do mesmo tamanho. A abordagem de fabricação foi realizada com a litografia extreme diagrama de diagrama (EUV), que permitiu à Intel alcançar essas dimensões apertadas enquanto também fabricava em grande volume.
Perceber computadores quânticos tolerantes a falhas com milhões de qubits uniformes exigirá processos de fabricação altamente confiáveis. Aproveitando seu legado na experiência de fabricação de transistores, a Intel está na vanguarda da criação de qubits de spin de silício semelhantes aos transistores, aproveitando suas técnicas de fabricação de 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 número de qubits e conectividade, além de demonstrar portas de dois qubits de alta fidelidade em seu processo de fabricação do setor. No entanto, a principal prioridade continuará sendo o dimensionamento de dispositivos quânticos e a melhorar o desempenho com seu chip quântico de última geração.
Leia as descobertas completas na Nature.