Computer quantistici: un salto di qualità nella manifattura dei transistor

Importante pietra miliare nella produzione di chip quantici con il processo di manifattura dei transistor: gli Intel Labs e Components Research hanno ottenuto la più grande resa produttiva mai riscontrata nella fabbricazione di dispositivi spin qubit in silicio presso il centro di ricerca e sviluppo Gordon Moore Park di Hillsboro, Stati Uniti. La ricerca, i cui risultati sono stati presentati al Silicon Quantum Electronics Workshop 2022 a Orford, Québec, è stata condotta utilizzando gli spin chip di seconda generazione da test di Intel. Grazie all’Intel cryoprober, un dispositivo per testare i punti quantici (quantum dots) che opera a temperature criogeniche (1,7 Kelvin ovvero -271,45 gradi Celsius), il team di ricercatori ha isolato 12 punti quantici e quattro sensori. Si tratta del più grande dispositivo di spin elettronico in silicio mai realizzato, con un singolo elettrone in ciascun luogo all’interno di un intero wafer di silicio da 300 mm. Oggi gli spin qubit si presentano perlopiù su un unico dispositivo, mentre la ricerca condotta da Intel dimostra che questa operazione è possibile su un intero wafer. Fabbricati utilizzando la litografia Extreme Ultraviolet (EUV), i chip mostrano una notevole uniformità con un tasso di resa produttiva del 95% sul wafer. L’utilizzo di cryoprober, unito a una robusta automazione del software, ha consentito la realizzazione di più di 900 quantum dot singoli e più di 400 dot doppi sull’ultimo elettrone, che può essere caratterizzato a un grado sopra lo zero assoluto in meno di 24 ore.

La maggiore resa e uniformità nei dispositivi caratterizzata a basse temperature su chip di prova precedenti, consente di utilizzare un controllo di processo statistico per identificare quali aree del processo di fabbricazione sono da ottimizzare. Questo accelera l’apprendimento e rappresenta un passo fondamentale per avvicinarsi alla produzione delle migliaia o potenzialmente milioni di qubit che sono necessari per realizzare un computer quantico commerciale. Inoltre, la resa sull’intero wafer ha consentito a Intel di automatizzare la raccolta di dati su tutto il wafer in regime di singolo elettrone, che ha portato alla più grande dimostrazione di punti quantici singoli e doppi mai realizzata. “Intel continua a fare progressi nella realizzazione di spin qubit in silicio fabbricati utilizzando la propria tecnologia di produzione dei transistor”, ha commentato James Clarke, director of Quantum Hardware di Intel. “L’elevata resa e uniformità ottenuta mostra che fabbricare chip quantici utilizzando la collaudata tecnologia dei nodi di processo dei transistor sia una strategia valida e un importante indicatore di successo nel procedere verso la commercializzazione. In futuro continueremo a migliorare la qualità di questi dispositivi e a sviluppare sistemi su scala maggiore”.