Las organizaciones Intel Labs and Components Research han demostrado el rendimiento y la uniformidad más altos informados de la industria hasta la fecha de dispositivos qubit de espín de silicio desarrollados en las instalaciones de investigación y desarrollo de transistores de Intel, Gordon Moore Park en Ronler Acres en Hillsboro, Oregón. Este logro representa un hito importante para escalar y trabajar hacia la fabricación de chips cuánticos en los procesos de fabricación de transistores de Intel.
La investigación se realizó utilizando el chip de prueba de giro de silicio de segunda generación de Intel. A través de la prueba de los dispositivos con Intel cryoprober, un dispositivo de prueba de puntos cuánticos que funciona a temperaturas criogénicas (1,7 Kelvin o -271,45 grados Celsius), el equipo aisló 12 puntos cuánticos y cuatro sensores. Este resultado representa el dispositivo de espín de electrones de silicio más grande de la industria con un solo electrón en cada ubicación en una oblea de silicio completa de 300 milímetros.
Los qubits de espín de silicio de hoy en día generalmente se presentan en un dispositivo, mientras que la investigación de Intel demuestra el éxito en toda una oblea. Fabricados con litografía ultravioleta extrema (EUV), los chips muestran una uniformidad notable, con una tasa de rendimiento del 95 % en toda la oblea. El uso de la sonda criogénica junto con una robusta automatización de software permitió obtener más de 900 puntos cuánticos simples y más de 400 puntos dobles en el último electrón, que se puede caracterizar en un grado sobre el cero absoluto en menos de 24 horas.
El mayor rendimiento y la uniformidad en los dispositivos caracterizados a bajas temperaturas en comparación con los chips de prueba anteriores de Intel permiten a Intel usar el control de procesos estadísticos para identificar áreas del proceso de fabricación para optimizar. Esto acelera el aprendizaje y representa un paso crucial hacia el escalamiento a los miles o potencialmente millones de qubits necesarios para una computadora cuántica comercial.
Además, el rendimiento de la oblea cruzada permitió a Intel automatizar la recopilación de datos en la oblea en el régimen de un solo electrón, lo que permitió la mayor demostración de puntos cuánticos simples y dobles hasta la fecha. Este mayor rendimiento y uniformidad en dispositivos caracterizados por bajas temperaturas en comparación con los chips de prueba anteriores de Intel representa un paso crucial hacia la escalabilidad a los miles o potencialmente millones de qubits necesarios para una computadora cuántica comercial.
“Intel continúa progresando hacia la fabricación de qubits giratorios de silicio utilizando su propia tecnología de fabricación de transistores”, dijo James Clarke, director de Quantum Hardware en Intel. “El alto rendimiento y la uniformidad logrados muestran que la fabricación de chips cuánticos en los nodos de proceso de transistores establecidos de Intel es la estrategia sólida y es un fuerte indicador del éxito a medida que las tecnologías maduran para su comercialización.
“En el futuro, continuaremos mejorando la calidad de estos dispositivos y desarrollando sistemas a mayor escala, con estos pasos sirviendo como bloques de construcción para ayudarnos a avanzar rápidamente”, dijo Clarke.
Los resultados completos de esta investigación se presentarán en el Taller de electrónica cuántica de silicio 2022 en Orford, Québec, Canadá, el 5 de octubre de 2022.
Para una mayor exploración, puede leer sobre la investigación de Intel Labs en computación cuántica y otros avances en qubits calientes, chips criogénicos y su colaboración con QuTech.