Исследователи создали метод получения сверхчистого кремния, используемого в производстве микросхем. Благодаря стандартному оборудованию, они уменьшили количество примесей кремния-29 в чипах до 0,0002 %. Этот подход позволит создавать более мощные квантовые компьютеры с множеством кубитов, согласно New Atlas.
Кремний считается одним из основных материалов, которые лежат в основе современных электронных устройств и компьютерных технологий. Его значимость настолько велика, что Кремниевая долина в Калифорнии, где возникло множество IT-гигантов, названа в его честь. Однако у кремния есть определённые недостатки, которые ограничивают его использование в перспективных областях, таких как квантовые вычисления.
Исследователи из Мельбурнского и Манчестерского университетов создали метод получения сверхчистого кремния, используя стандартное оборудование — ионный имплантатор. С помощью этой установки, широко используемой в полупроводниковой индустрии, компьютерный чип был «облучён» кремнием-28, в ходе чего примеси кремния-29 были заменены на более подходящий кремний-28. В результате этого процесса концентрация кремния-29 в чипе уменьшилась с 4,5 % до 0,0002 %.
Чистота кремния имеет большое значение для квантовых компьютеров, потому что в основе их работы лежат квантовые биты, или кубиты, которые используют принципы квантовой механики. Кубиты очень чувствительны к внешним воздействиям и должны находиться в состоянии квантовой когерентности.
Однако природный кремний содержит около 4,5% изотопа кремний-29, обладающего дополнительным нейтроном. Эти нейтроны функционируют как микроскопические магниты, разрушая когерентность кубитов и вызывая ошибки в квантовых расчётах. Следовательно, использование природного кремния существенно ограничивает потенциал квантовых компьютеров, и для их эффективной работы требуется гораздо более чистый кремний с низким содержанием изотопа кремний-29.
Кремний высокой чистоты может значительно расширить возможности квантовых компьютеров, поскольку чем больше кубитов содержится в квантовом чипе, тем он мощнее. Полученный учёными сверхчистый кремний поможет стабилизировать работу таких многокубитных систем. В дальнейшем планируется протестировать разработанные сверхчистые кремниевые структуры на реальных квантовых устройствах. Если результаты будут успешными, это может привести к созданию квантовых компьютеров нового поколения.
По материалам:
3dnews
