UNSW bilim insanları; öncü tek atom teknolojisinin 3D silikon kuantum çiplerini oluşturmak için uyarlanabileceğini gösterdiler. Hassas tabakalar arası hizalama ve sıkıştırma durumlarının yüksek hassasiyetle ölçümünü sağlıyor.
3D mimarisi; büyük ölçekli bir kuantum bilgisayarı oluşturmak için bir plan geliştirilmesidir.
Centre of Excellence for Quantum Computation and Communication Technology (CQC2T)‘den UNSW araştırmacıları; ilk kez bir 3D cihazda atomik hassas mimariler oluşturabileceklerini gösterdi.
2018 yılında, Avustralyalı ve CQC2T Direktörü Profesör Michelle Simmons’ın başkanlığındaki araştırmacılar; atomik qubit fabrikasyon tekniklerini bir silikon kristalinin birçok katmanına uzatabildiklerini belirttiler. Böylece 2015 yılında Nature’da tanıttıkları, bu 3D çip mimarisinin kritik bir bileşenini elde etmiş oldular.
Grup; 3 boyutlu bir tasarımda, kontrol çizgileriyle hizalanmış atomik ölçekli kubitler kullanan (çok dar teller kullanılarak) bir mimarinin fizibilitesini gösteren ilk ekiptir. Bunlara ek olarak ekip üyeleri; 3D cihazlarındaki farklı katmanları nanometre hassasiyeti ile hizalayabiliyorlardı. Kubit durumlarını ‘tek atış’ olarak adlandırılanlarla, yani tek bir ölçümde çok yüksek hassasiyetle okuyabildiklerini gösterdiler.
Profesör Simmons: “Bu 3D cihaz mimarisi, silikondaki atom kubitleri için önemli bir gelişmedir. Kuantum hesaplarındaki hataları sürekli olarak düzeltebilmek için birçok pitin (çekirdeğin) paralel olarak kontrol edilebilmesi gerekir. Bunu yapmanın tek yolu bir 3D mimari kullanmaktır. Bu nedenle 2015’te dikey bir çapraz mimari geliştirdik ve patent aldık. Ancak; bu çok katmanlı cihazın imalatı ile ilgili bir dizi zorluk vardı. Bu sonuçlayaklaşımımızın, 3D mühendisliği için birkaç yıl önce öngördüğümüz şekilde mümkün olduğunu gösterdik.”
Bu çalışmada, ekip; birinci çeyrek katının üstüne ikinci bir kontrol düzleminin veya katmanın nasıl inşa edileceğini göstermiştir.
CQC2T araştırmacısı ve ortak yazar Dr. Joris Keizer: “Bu oldukça karmaşık bir süreç; ancak çok basit bir şekilde ilk düzlemi inşa ettik ve ardından ikinci katmanı ilk kattaki yapıları etkilemeden büyütmek için bir teknik geliştirdik.
Geçmişte, eleştirmenler bunun mümkün olmadığını belirtti. Çünkü ikinci katmanın yüzeyi çok pürüzlü oluyor ve artık hassas teknik kullanılamaz hale geliyor. Ancak beklentilerin aksine bu çalışmada bunu başarabileceğimizi gösterdik. İlk silikon katmana bir şey yazıp üstüne bir silikon katman koyarsanız, bileşenleri her iki katmanda hizalamak için konumunuzu belirlemeniz gerekir. Beş nanometrenin altında hizalamayı başarabilen bir teknik gösterdik, ki bu oldukça olağanüstü…”
Son olarak; araştırmacılar 3D cihazın tek atışını (örneğin, milyonlarca denemenin ortalamasına dayanmak yerine tek bir doğru ölçümle) tek bir atışla ölçebildiler. Bu şekilde daha hızlı ölçeklenmeye yardımcı olacak.
Ticarileşmeye Doğru…
SQC Kurucu ve Yönetici Profesör Simmons: “Bizi teknolojinin nihaî ticarileşmesine götürecek büyük ölçekli bir mimariye doğru sistematik olarak çalışıyoruz. Bu kuantum hesaplama alanında önemli bir gelişmedir. Ancak aynı zamanda SQC için de oldukça heyecan verici…”
2017 yılının Mayıs ayından bu yana, Avustralya’nın ilk kuantum bilgi işlem şirketi olan Silikon Quantum Computing Pty Limited (SQC), CQC2T’de geliştirilen kendi fikri tesciline dayanan bir kuantum bilgisayarı oluşturmak ve ticarileştirmek için çalışıyor.
