IMEC es el laboratorio más experimentado en la puesta a punto de litografías y nanotecnología de Europa
Los cúbits de espín de punto cuántico de silicio son los candidatos más prometedores para el escalado industrial
Fabricar un cúbit, el dispositivo físico que implementa la mínima unidad de información en los ordenadores cuánticos, no es en absoluto pan comido. Los hay de varios tipos: superconductores, trampas de iones, átomos neutros o iones implantados en macromoléculas, entre otras variantes. No todos ellos son igual de complejos, pero todos son difíciles de producir y manipular. De hecho, lo ideal es poder fabricarlos a gran escala con el propósito de hacer posible la llegada de máquinas cuánticas dotadas de muchos más cúbits que las actuales.
El primer paso en esta dirección lo dieron Intel y QuTech, el instituto de investigación especializado en computación cuántica que pertenece a la Universidad Técnica de Delft, en Países Bajos. A finales de marzo de 2024 anunciaron que habían logrado producir el primer cúbit de manera industrial y empleando los mismos procesos y la misma tecnología que se utiliza actualmente para fabricar semiconductores.
Sin embargo, ahora es IMEC (Interuniversity Microelectronics Centre), el laboratorio más experimentado en la puesta a punto de nuevas tecnologías de integración y nanotecnología que tenemos en Europa, el que ha firmado un hito muy importante: ha conseguido fabricar un cúbit utilizando un equipo de fotolitografía de ultravioleta extremo (UVE) y alta apertura (High-NA) de ASML. Actualmente esta es la máquina de fabricación de circuitos integrados más avanzada que existe.
Acariciando el sueño de la fabricación industrial de cúbits para máquinas cuánticas
El laboratorio principal de IMEC reside en Lovaina (Bélgica) y colabora estrechamente con ASML desde hace más de cuatro décadas. Gracias a esta colaboración tiene acceso a los equipos de litografía más avanzados de la compañía de Países Bajos. El cúbit que ha producido utilizando el equipo High-NA de ASML es de tipo espín de punto cuántico de silicio. Estos cúbits son muy interesantes debido a que se les considera los candidatos más prometedores para el escalado industrial. De hecho, tal y como asegura IMEC, se los conoce como "los cúbits de la industria".
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La noticia realmente relevante es que IMEC ha demostrado que la fabricación de estos cúbits es en gran medida compatible con la producción de circuitos integrados empleando la tecnología CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor o semiconductor de óxido metálico complementario). Y, por tanto, es posible fabricarlos en las plantas de semiconductores convencionales. Un apunte importante: CMOS es la tecnología de fabricación de transistores que está detrás de prácticamente todos los chips modernos.
Sofie Beyne, la directora de este proyecto en IMEC, sostiene que "podemos aprovechar décadas de innovación en semiconductores y reutilizar todo el ecosistema del escalado en silicio, llevando los dispositivos cuánticos más allá de los experimentos de laboratorio hacia sistemas fabricables a gran escala. Aquí es donde los cúbits basados en silicio tienen una ventaja clara". Los expertos que investigan en el ámbito de la computación cuántica están convencidos de que tener máquinas con millones de cúbits propiciará la llegada de la tecnología de corrección de errores, que es el santo grial de estos ordenadores.
A grandes rasgos, los cúbits de espín de punto cuántico de silicio confinan un electrón dentro de una nanoestructura de silicio, de modo que el estado del espín del electrón atrapado se utiliza para almacenar la información cuántica. Esta arquitectura requiere que los espacios entre las distintas puertas sean mínimos con el propósito de reducir el ruido ambiental y minimizar los errores. Sea como sea, lo realmente importante es que IMEC ha conseguido fabricar una red de cúbits con espacios de apenas 6 nm. Gracias a la nanoescala de este componente en teoría podrían integrarse millones de cúbits en un único chip.
Imagen | IMEC
Más información | IMEC
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