EVERYTHING
Очищення матеріалів від квантового шуму
Квантові комп’ютери надзвичайно чутливі до будь-яких зовнішніх завад. Навіть найменше коливання атома в напівпровідниковій кристалічній ґратці здатне зруйнувати крихкий квантовий стан кубіта. Головним джерелом внутрішнього шуму в кремнієвих чипах є природні ізотопи, чиї ядра мають власний магнітний момент — так званий спін, що діє на кубіти подібно до крихітного магніту.
Спільна команда з Національної лабораторії Оук-Рідж (ORNL) та Тихоокеансько-Північно-Західної національної лабораторії (PNNL) розробила нову технологію очищення матеріалів. Дослідникам вдалося знизити вміст небажаних ізотопів кремнію-29 та германію-73 до рівня менш як 1 частина на мільйон у газах силану й герману. Водночас чистота цільового ізотопу кремнію-28 досягла позначки 99,9999%.
Повернення США до масштабного збагачення ізотопів
У Сполучених Штатах не було власних масштабних потужностей для розділення стабільних ізотопів після виведення з експлуатації історичних калутронів часів Другої світової війни у 1998 році. Новий прорив базується на поєднанні електромагнітного розділення ізотопів у плазмі на базі ORNL та методів термічної дифузії в PNNL.
Технологія плазмового розділення дозволяє одночасно виділяти та збагачувати кілька різних елементів за один прохід. «Роки інвестицій у дослідження оптимізували роботу цих високоточних пристроїв, і тепер ми можемо постачати матеріали безпрецедентної чистоти для квантових розробок», — зазначив керівник портфеля стабільних ізотопів ORNL Алан Татум.
Застосування ультрачистих газів у мікроелектроніці
Отримані вченими гази силан та герман є основними вихідними речовинами для нанесення надтонких напівпровідникових плівок на квантові мікросхеми. Процес очищення дозволяє усунути паразитні магнітні поля, створюючи для кубітів майже «тихе» безспінове середовище.
Окрім кремнію-28 та германію-70, розроблена установка здатна виробляти й інші критичні матеріали, зокрема ітербій-171 для квантової пам’яті. Новий вітчизняний ланцюжок постачання закладає основу для створення квантових обчислювальних систем нового покоління у 2026 році.