Las organizaciones Intel Labs y Components Research han demostrado el rendimiento y la uniformidad más elevados de la industria hasta la fecha de los 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 en la fabricación de chips cuánticos en los procesos de fabricación de transistores de Intel.
La investigación se llevó a cabo utilizando el chip de prueba de espín de silicio de segunda generación de Intel. A través de pruebas de los dispositivos utilizando el crioprober Intel, un dispositivo de prueba de puntos cuánticos que opera a temperaturas criogénicas (1.7 Kelvin o -271.45 grados celsius), el equipo aisló 12 puntos cuánticos y cuatro sensores. Este resultado representa el mayor dispositivo de giro de electrones de silicio de la industria, con un solo electrón en cada lugar a lo largo de toda una oblea de silicio 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 una oblea completa. 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 del crioprobo junto con la robusta automatización del software permitió más de 900 puntos cuánticos simples y más de 400 puntos dobles en el último electrón, que se pueden caracterizar a un grado por encima del cero absoluto en menos de 24 horas.
El aumento del rendimiento y la uniformidad en los dispositivos caracterizados a bajas temperaturas con respecto a los anteriores chips de prueba de Intel le permite utilizar el control estadístico de procesos para identificar las áreas del proceso de fabricación que deben optimizarse. Esto acelera el aprendizaje y representa un paso crucial hacia la escala 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 a través de 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 a bajas temperaturas sobre chips de prueba anteriores de Intel representa un paso crucial hacia la escala a los miles o potencialmente millones de qubits requeridos para una computadora cuántica comercial.
"Intel continúa progresando hacia la fabricación de qubits de espín de silicio utilizando su propia tecnología de fabricación de transistores", dijo James Clarke, director de Hardware Cuántico de 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 de éxito a medida que las tecnologías maduran para la 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, Quebec, 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.