Primera arquitectura de chips cuánticos a escala atómica en 3D

Actualizado 08/01/2019 11:01:52 CET
Esquema del resultado de la investigación
UNSW

   MADRID, 8 Ene. (EUROPA PRESS) -

   Un paso importante en el desarrollo de ordenadores cuánticos a gran escala ha sido logrado con la demostración de la primera arquitectura de chips cuánticos a escala atómica en 3D.

   Los científicos de UNSW (Universidad de Nueva Gales del Sur) han demostrado que su tecnología pionera de un solo átomo puede adaptarse a la construcción de chips cuánticos de silicio en 3D, con una alineación precisa entre capas y una medición altamente precisa de los estados de espín.

   El equipo del Centro de Excelencia para Computación Cuántica y Tecnología de la Comunicación (CQC2T), liderado por Michelle Simmons, ha probado que puede extender su técnica de fabricación de qubit atómico a múltiples capas de un cristal de silicio, logrando un componente crítico de la arquitectura de chips 3D que introdujeron. El mundo en 2015. Esta nueva investigación se publica este 8 de enero en Nature Nanotechnology.

   El grupo es el primero en demostrar la viabilidad de una arquitectura que utiliza qubits de escala atómica alineados para controlar líneas, que son esencialmente cables muy estrechos, dentro de un diseño 3D.

   Además, los miembros del equipo pudieron alinear las diferentes capas en su dispositivo 3D con una precisión nanométrica, y demostraron que podían leer los estados de qubit con lo que se llama 'disparo único', es decir, dentro de una sola medición, con una fidelidad muy alta.

   "Esta arquitectura de dispositivo 3D es un avance significativo para los qubits atómicos en silicio", dice el profesor Simmons.

   "Para poder corregir constantemente los errores en los cálculos cuánticos, un hito importante en nuestro campo, debe poder controlar muchos qubits en paralelo. La única forma de hacer esto es usar una arquitectura 3D, por lo que en 2015 desarrollamos y patentamos una arquitectura de cruce vertical. Sin embargo, todavía existían una serie de desafíos relacionados con la fabricación de este dispositivo de múltiples capas. Con este resultado, ahora hemos demostrado que la ingeniería de nuestro enfoque en 3D es posible de la manera que lo imaginamos hace unos años", explica en un comunicado.

   En este documento, el equipo ha demostrado cómo construir un segundo plano de control o capa encima de la primera capa de qubits.

   "Es un proceso muy complicado, pero en términos muy simples, construimos el primer plano y luego optimizamos una técnica para hacer crecer la segunda capa sin impactar las estructuras en la primera capa", explica el investigador y coautor del CQC2T, Joris Keizer.

   "En el pasado, los críticos dirían que eso no es posible porque la superficie de la segunda capa se vuelve muy áspera y ya no podría usar nuestra técnica de precisión. Sin embargo, en este estudio, hemos demostrado que podemos hacerlo".

   Los miembros del equipo también demostraron que luego pueden alinear estas capas múltiples con precisión nanométrica. "Si se escribe algo en la primera capa de silicona y luego se coloca una capa de silicona en la parte superior, aún necesita identificar su ubicación para alinear los componentes en ambas capas. Hemos demostrado una técnica que puede lograr la alineación en menos de cinco nanómetros, que es bastante extraordinaria", dice Keizer.

   Por último, los investigadores pudieron medir la salida de qubit del disparo del dispositivo 3D, es decir, con una única medición precisa, en lugar de tener que depender de promediar millones de experimentos. "Esto nos ayudará aún más a escalar más rápido", explica Keizer.

   "Estamos trabajando sistemáticamente hacia una arquitectura a gran escala que nos llevará a la eventual comercialización de la tecnología", concluye Simmons.

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