MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
Бельгийский исследовательский центр IMEC показал на ITF World 2026 прототип квантового чипа, выпущенного с применением High-NA EUV-литографии — экстремальной ультрафиолетовой литографии с высокой числовой апертурой. Это первое созданное таким методом устройство с кубитами на квантовых точках. Только развитая система производства кремниевых чипов способна породить масштабируемые и полезные квантовые компьютеры, а классике придётся потесниться.
Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews
В демонстрационном образце были использованы кремниевые спиновые кубиты, в которых квантовая информация кодируется в спиновом состоянии электрона, удерживаемого в квантовой точке. Подобной архитектурой также занимается компания Intel, для которой кремний и электроны привычнее и понятнее, чем сверхпроводящие кубиты, кубиты на нейтральных атомах или в ионных ловушках.
Акцент в разработке IMEC сделан на сокращении расстояния между квантовыми точками и, как следствие, между управляющими их состояниями затворами. Сканер High-NA EUV позволил создать кремниевые структуры с зазором всего 6 нм — это несколько десятков атомов кремния. Такие плотные структуры нужны для более сильной и управляемой связи между соседними квантовыми точками (читай — кубитами): при уменьшении зазоров взаимодействие между ними резко возрастает. Для квантовых чипов это важно не меньше, чем для обычных транзисторов: требуется не просто создать отдельный кубит, а формировать массивы с высокой плотностью и повторяемостью, малым разбросом параметров и контролируемой геометрией затворов.
До сих пор подобные структуры часто изготавливались с использованием электронно-лучевой литографии: она точна, но плохо подходит для массового и экономически масштабируемого производства. Сканеры High-NA EUV, напротив, создавались для производства передовой логики, процессоров и ускорителей ИИ, поэтому IMEC рассматривает их как наиболее простой путь к переносу квантовых устройств из лаборатории на полупроводниковые производственные линии. Ставка делается на то, что кремниевые спиновые кубиты можно будет совместить с уже существующей экосистемой КМОП-производства: литографией, контролем процессов, корпусированием, гибридной разводкой и 3D-интеграцией.
Источник изображения: IMEC
Однако сама миниатюризация кубитов решает только часть задачи. Для отказоустойчивого квантового компьютера потребуются не сотни, а, вероятно, миллионы физических кубитов, потому что коррекция ошибок резко увеличивает их число. Поэтому IMEC параллельно работает над криогенной CMOS-электроникой управления (наподобие SoC Intel Horse Ridge), соединением управляющих и квантовых модулей при сверхнизких температурах, снижением теплопереноса и электрического шума.
Все эти проблемы уходят корнями в необходимость сопрягать классические компьютеры с квантовыми платформами, что ведёт к неизбежному появлению толстенных пучков «лиан» — кабелей, соединяющих одну платформу с другой, при необходимости создания температурного барьера между ними. Поэтому чем больше классической электроники удастся перенести в холодильник, тем проще будут будущие системы.
Кстати, необходимость значительно большего количества взаимных связей между спиновыми кубитами по сравнению с транзисторами создаёт проблему разводки и соединений внутри квантовых чипов. Это подводит к необходимости решать сложнейшие задачи системной инженерии. Это снова роднит производство классических и квантовых чипов, но уже на уровне проектирования. Тем самым IMEC находит много общего между производством классического кремния и квантовых устройств, утверждая (но это пока далеко не факт), что развитая экосистема производства полупроводников — идеальная и естественная база для скачка в эру квантовых компьютеров. Это радует, но производственная база не резиновая, и с разделением «имущественных прав» могут возникнуть… неудобства.
Источник:
