Intel raggiunge un risultato storico nella sperimentazione della produzione di chip quantici

Ottenuta una resa produttiva di punti quantici eccezionale, molto promettente in vista di una produzione su grande scala di qubit, utilizzando la tecnologia di fabbricazione dei transistor.

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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. Questo risultato rappresenta un’importante pietra miliare nella produzione di chip quantici con il processo di manifattura dei transistor di Intel.

La ricerca è stata condotta utilizzando gli spin chip di seconda generazione da test di Intel. La ricerca 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 4 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 a Intel 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 a una produzione dei 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. Questo aumento della resa e dell'uniformità nei dispositivi caratterizzati a basse temperature rispetto ai precedenti chip di test Intel rappresenta un passo cruciale verso il ridimensionamento a migliaia o potenzialmente milioni di qubit necessari per un computer quantistico commerciale.

"Intel continua a fare progressi verso la produzione di spin qubit di silicio utilizzando la propria tecnologia di produzione di transistor", ha dichiarato James Clarke, direttore di Quantum Hardware presso Intel. "L'alta resa e l'uniformità raggiunte dimostrano che la fabbricazione di chip quantistici sui nodi di processo dei transistor consolidati di Intel è la strategia valida ed è un forte indicatore di successo man mano che le tecnologie maturano per la commercializzazione.

"In futuro, continueremo a migliorare la qualità di questi dispositivi e a sviluppare sistemi su larga scala, con questi passaggi che fungono da elementi costitutivi per aiutarci ad avanzare rapidamente", ha affermato Clarke.

I risultati completi di questa ricerca saranno presentati al Silicon Quantum Electronics Workshop 2022 a Orford, Québec, Canada il 5 ottobre 2022.

Per ulteriori approfondimenti, è possibile leggere la ricerca dei laboratori Intel nell'informatica quantistica e altre scoperte nei qubit caldi, nei chip criogenici e nella sua collaborazione con QuTech.