Път към следващото поколение квантови компютри: Открит е прост начин за производство на свръхчист силиций

Учени са разработили метод за производство на свръхчист силиций, който се използва за производство на чипове. Използвайки стандартно оборудване, те са намалили дела на примесите от силиций-29 в чиповете до 0,0002 %. Този метод ще даде възможност за създаване на по-мощни квантови компютри с голям брой кюбити, съобщава New Atlas.

Силицият заслужено се смята за един от ключовите материали, залегнали в основата на съвременните електронни устройства и компютърни технологии.

Значението му е толкова голямо, че известната Силициева долина в Калифорния, където са се родили много ИТ гиганти дори е наречена на негово име. Силицият обаче има и някои недостатъци, които ограничават използването му в перспективни области като квантовите изчисления.

Изследователи от университетите в Мелбърн и Манчестър са разработили метод за производство на свръхчист силиций с помощта на стандартно оборудване – йонен имплантатор.

С помощта на този уред, който се използва широко в полупроводниковата промишленост, компютърен чип е бил „обстрелван“ със силиций-28, като в този процес примесите от силиций-29 са били заменени с по-желания силиций-28 и в резултат на това концентрацията на силиций-29 в чипа е била намалена от 4,5 % на 0,0002 %.

Защо чистотата на силиция е важна за квантовите компютри? Факт е, че квантовите компютри се основават на кюбити – квантови битове, които използват принципите на квантовата механика. Те са изключително чувствителни към всякакви външни въздействия и трябва да са в състояние на квантова кохерентност.

Естественият силиций обаче съдържа около 4,5 % от изотопа силиций-29, който има допълнителен неутрон. Тези неутрони се държат като микроскопични магнити, нарушават кохерентността на кюбитите и причиняват грешки при квантовите изчисления. Следователно използването на естествен силиций силно ограничава възможностите на квантовите компютри, а за пълноценното им функциониране е необходим много по-чист силиций с минимално съдържание на изотопа силиций-29.

Силиций с висока чистота може да позволи значително да се разширят възможностите на квантовите компютри, тъй като колкото повече кюбити съдържа един квантов чип, толкова по-мощен е той. Полученият от учените свръхчист силиций в този случай ще помогне за стабилизирането на работата на такива многокубитови системи. В бъдеще се планира да се тестват разработените структури от свръхчист силиций върху реални квантови устройства. А успешните резултати могат да доведат до появата на ново поколение квантови компютри.