Belçika merkezli ileri teknoloji araştırma laboratuvarı Imec, kuantum bilgisayarların yaygınlaşmasını hızlandırabilecek önemli bir başarıya imza attı. Araştırmacılar, yarı iletken üretiminde yeni nesil olarak görülen High-NA EUV litografi teknolojisini kullanarak dünyanın ilk kuantum nokta (quantum dot) kübit cihazını üretmeyi başardı. Kuantum bilgisayarların gelişimi açısından büyük önem taşıyor
Kuantum bilgisayarlar, klasik bilgisayarların yıllarca sürebilecek hesaplamalarını dakikalar içinde çözebilme potansiyeli nedeniyle büyük ilgi görüyor. Bunun temelinde ise aynı anda birden fazla durumu temsil edebilen “kübit” yapısı bulunuyor. Ancak sektördeki en büyük sorun, çalışan kuantum sistemleri geliştirmekten çok bunları büyük ölçekte üretilebilir hale getirmek.
Google, IBM ve çok sayıda teknoloji şirketi farklı kuantum mimarileri üzerinde çalışırken, Imec daha ölçeklenebilir olduğu düşünülen “silikon kuantum nokta kübit” yaklaşımına odaklandı. “Endüstri kübitleri” olarak da adlandırılan bu yapı, mevcut çip üretim altyapısıyla uyumlu olması sayesinde seri üretim açısından büyük avantaj sağlıyor.
Bu sistemde elektronlar silikon yapılar içerisinde hapsediliyor ve elektron spinleri bilgi depolamak için kullanılıyor. Çevredeki metal kontrol kapıları ise kuantum noktaları arasındaki etkileşimi yönetiyor. Ancak sistemin verimli çalışabilmesi için kontrol elektrotları arasındaki mesafenin nanometre seviyesinde son derece hassas biçimde ayarlanması gerekiyor.
Imec’in başarısının arkasında ise yeni nesil High-NA EUV litografi teknolojisi yer alıyor. Yarı iletken sektörünün gelecekte 2nm altı işlemciler üretmek için kullanmayı planladığı bu teknoloji, şimdiye kadar daha çok yapay zeka hızlandırıcıları ve yoğun bellek çözümleri için gündeme gelmişti. Yaklaşık 150 ton ağırlığındaki ve bir otobüs büyüklüğündeki High-NA EUV sistemi, geleneksel EUV makinelerine göre çok daha büyük ve ağır optik bileşenler kullanıyor. Teknoloji henüz yeni yeni çip üreticilerine ulaşırken, Imec bunu kuantum işlemci geliştirmede kullanmayı başardı.
Mavcut yarı iletken üretim hatlarında kuantum çipleri üretilebilir
Araştırma ekibi, 300 mm üretim hattıyla uyumlu süreçte yalnızca 6 nanometrelik boşluklar elde ederek tek bir çip üzerine milyonlarca kübit entegre edilebileceğini gösterdi. Bu da mevcut yarı iletken fabrikalarının büyük değişiklikler yapmadan klasik bitlerden kübitlere geçiş yapabileceği anlamına geliyor. Imec henüz ticari ölçekte güçlü bir kuantum bilgisayar geliştirdiğini iddia etmiyor. Ancak şirketin asıl hedefi, kuantum donanımlarının mevcut yarı iletken üretim süreçleriyle ölçeklenebilir şekilde üretilebileceğini kanıtlamaktı. High-NA EUV litografiyle elde edilen sonuçlar, kuantum bilgisayarların 2030’dan önce yaygınlaşabileceği yönündeki beklentileri güçlendirmiş durumda.
