Intel en QuTech zetten stap voor massaproductie silicium qubits – IT Pro – Nieuws

Intel en QuTech zijn er in geslaagd qubits in quantum dots te produceren door gebruik te maken van standaard halfgeleiderfabricage. De onderzoekers melden dat de opbrengst van bruikbare quantum dots hoog is en de eigenschappen goed.

De onderzoekers van Intel en QuTech melden met succes de halfgeleiderfabricage die voor de massaproductie van siliciumchips ingezet wordt, gebruikt te hebben voor de productie van qubits. De wetenschappers fabriceerden samples van quantum dots op een siliciumsubstraat met een productielijn van 300mm-wafers.

In totaal beschreven ze twintig wafers op basis van doorsnee 193nm-immersielithografie. Het team maakte zo reeksen van quantum dots met verschillende lengtes en transistors van verschillende groottes. Een enkele 300mm-wafer bevatte 82 dies met in totaal meer dan tienduizend qd-arrays.

De yield lag op 98 procent, waarmee de opbrengst van in principe bruikbare quantum dots hoog is. “Dat is in vergelijking met 50 procent op een goede dag in de cleanroom van onze universiteit”, aldus Lieven Vandersypen van QuTech. Tot nu toe maakten onderzoekers gebruik van lithografie op basis van elektronenstralen, e-beams, voor de productie van silicium qubits. De yields zijn daarbij laag.

De qubits betroffen spins van elektronen die gevangen zitten in een silicium quantum dot. Zo’n qd-device is vergelijkbaar met een transistor, onder andere wat betreft lay-out en aansturing. Wetenschappers hebben daarom hoge verwachtingen van dit soort qubits als bouwsteen voor een toekomstige quantumcomputer. Een quantumcomputer moet naar verwachtingen over grote hoeveelheden qubits beschikken om bruikbaar te zijn voor snel rekenwerk.

De demonstratie van de Intel- en QuTech-onderzoekers opent mogelijk de weg naar de productie van qubits op grote schaal. “Het was alsof we eerst met kaligrafie schreven en we nu zijn overgestapt op een stencilmachine”, zegt Anne-Marije Zwerver. De promovendus bij QuTech is een van de schrijvers van het artikel Qubits made by advanced semiconductor manufacturing dat Nature Electronics dinsdag publiceerde.

Het is niet de eerste keer dat QuTech, een samenwerkingsverband van de TU Delft en TNO, qubits met behulp van halfgeleidertechnologie maakt. Vorig jaar meldde het instituut een quantumprocessor met vier qubits met silicium als substraat en de qubits in germanium gemaakt te hebben.