Создана технология производства чистого кремния для квантовых компьютеров
Физики из Великобритании и Австралии разработали методику, которая позволяет производить сверхчистый кремний-28, в толще которого почти нет атомов двух других изотопов, кремния-29 и кремния-30 (менее 0,0002%). Он идеально подходит для создания долгоживущих кубитов, квантовых ячеек памяти.
Новая технология открывает дорогу для создания надежных кремниевых квантовых компьютеров. Создание методики производства чрезвычайно чистого кремния-28 позволяет нам приступить к экспериментам, в рамках которых можно будет поддерживать долговременную работу большого числа кубитов. Машина всего с тремя десятками подобных ячеек памяти будет решать многие задачи быстрее, чем все современные суперкомпьютеры.
Одним из главных препятствий для развития квантовых компьютеров сейчас является то, что увеличение числа взаимодействующих кубитов ведет к быстрому росту уровня случайных помех, нарушающих квантовое состояние этих ячеек памяти и сокращающих время их жизни. Для решения этой проблемы ученые работают как над созданием методов коррекции ошибок, так и разрабатывая долгоживущие кубиты.
Решению последней задачи при разработке кремниевых квантовых компьютеров сейчас мешает то, что время жизни кубитов внутри них сильно зависит от чистоты кремния, из которого изготовлены эти вычислительные приборы. Это связано с тем, что атомы кремния-28 обладают оптимальными квантовыми свойствами для работы кубитов, тогда как кремний-29 и кремний-30, наоборот, активно мешают их функционированию.
Физики разработали подход, который позволяет достаточно быстро и с минимальными затратами времени и ресурсов нарастить количество атомов кремния-28 в произвольной точке на поверхности чипа и уменьшить доли кремния-29 и кремния-30. Для этого, как обнаружили ученые, достаточно длительное время облучать поверхность материала пучком из ионов кремния-28, разогнанных при помощи ускорителя частиц.
Когда такие ионы сталкиваются с поверхностью кремния, они в равной степени выбивают с его поверхности все три изотопа этого элемента, что приводит к постепенной очистке материала от подавляющего большинства атомов кремния-29 и кремния-30. В частности, ученым удалось получить подобным образом набор пластин, в которых доля кремния-29 составляет менее 0,0002%. Это повысит время жизни кубитов на четыре порядка, что позволит проводить сложные и длительные вычисления при их помощи.
Источник: nauka.tass.ru
