Бельгийский исследовательский центр IMEC представил на ITF World 2026 прототип квантового чипа, изготовленного с использованием High-NA EUV-литографии — экстремальной ультрафиолетовой литографии с высокой числовой апертурой. Это первое устройство, созданное таким способом, которое содержит кубиты на квантовых точках. По мнению исследователей, лишь развитая система производства кремниевых чипов способна обеспечить создание масштабируемых и полезных квантовых компьютеров, а классическим подходам придется уступить место.
Выбираем лучший игровой ноутбук до 100 000 рублей: сравнительное тестирование 7 интересных моделей
Обзор Intel Core Ultra 5 250K Plus, или Как Arrow Lake превратился в «топ за свои деньги»
Обзор Ryzen 9 9950X3D2: правильный 16-ядерник с 3D-кешем
Ryzen и DDR5-6000 на чипах Samsung — G.Skill даёт добро
Обзор Intel Core Ultra 7 270K Plus — лучший Arrow Lake за полцены
72 полёта над Марсом: как Ingenuity пережил зиму, сбои и собственную миссию
Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews
В демонстрационном образце применялись кремниевые спиновые кубиты, где квантовая информация закодирована в спиновом состоянии электрона, удерживаемого в квантовой точке. Подобной архитектурой также занимается компания Intel, для которой кремний и электроны являются более привычными и понятными, чем сверхпроводящие кубиты, кубиты на нейтральных атомах или в ионных ловушках.
Основное внимание в разработке IMEC уделяется уменьшению расстояния между квантовыми точками и, соответственно, между управляющими их состояниями затворами. Сканер High-NA EUV позволил создать кремниевые структуры с зазором всего 6 нм — это несколько десятков атомов кремния. Такие плотные структуры необходимы для более сильной и управляемой связи между соседними квантовыми точками (то есть кубитами): при уменьшении зазоров взаимодействие между ними резко возрастает. Для квантовых чипов это не менее важно, чем для обычных транзисторов: требуется не просто создать отдельный кубит, а формировать массивы с высокой плотностью и повторяемостью, малым разбросом параметров и контролируемой геометрией затворов.
До настоящего времени подобные структуры часто изготавливались с помощью электронно-лучевой литографии: она точна, но плохо подходит для массового и экономически масштабируемого производства. Сканеры High-NA EUV, напротив, были разработаны для производства передовой логики, процессоров и ускорителей ИИ, поэтому IMEC рассматривает их как наиболее простой путь для переноса квантовых устройств из лаборатории на полупроводниковые производственные линии. Ставка делается на то, что кремниевые спиновые кубиты можно будет интегрировать с уже существующей экосистемой КМОП-производства: литографией, контролем процессов, корпусированием, гибридной разводкой и 3D-интеграцией.
Источник изображения: IMEC
Однако сама миниатюризация кубитов решает лишь часть задачи. Для отказоустойчивого квантового компьютера потребуются не сотни, а, вероятно, миллионы физических кубитов, поскольку коррекция ошибок резко увеличивает их количество. Поэтому IMEC параллельно работает над криогенной CMOS-электроникой управления (наподобие SoC Intel Horse Ridge), соединением управляющих и квантовых модулей при сверхнизких температурах, а также снижением теплопереноса и электрического шума.
Все эти проблемы связаны с необходимостью сопрягать классические компьютеры с квантовыми платформами, что неизбежно приводит к появлению толстенных пучков «лиан» — кабелей, соединяющих одну платформу с другой, при необходимости создания температурного барьера между ними. Поэтому чем больше классической электроники удастся перенести в холодильник, тем проще будут будущие системы.
Кстати, необходимость значительно большего количества взаимных связей между спиновыми кубитами по сравнению с транзисторами создает проблему разводки и соединений внутри квантовых чипов. Это подводит к необходимости решать сложнейшие задачи системной инженерии. Это снова роднит производство классических и квантовых чипов, но уже на уровне проектирования. Таким образом, IMEC находит много общего между производством классического кремния и квантовых устройств, утверждая (хотя это пока далеко не факт), что развитая экосистема производства полупроводников является идеальной и естественной базой для скачка в эру квантовых компьютеров. Это обнадеживает, но производственная база не резиновая, и с разделением «имущественных прав» могут возникнуть… неудобства.
Источник: