Một nhóm các nhà nghiên cứu đã phát triển một kỹ thuật xây dựng silicon mới có khả năng cải thiện khả năng chi trả và độ tin cậy của việc xây dựng máy tính lượng tử.
Kỹ thuật mới – được đồng phát triển bởi các nhà nghiên cứu từ Đại học Melbourne, Đại học New South Wales (UNSW) và RMIT của Úc, và Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf của Đức và Viện Kỹ thuật bề mặt Leibniz – liên quan đến việc nhúng chính xác từng nguyên tử đơn lẻ -một trong những tấm silicon.
Theo các nhà nghiên cứu, kỹ thuật này, đã được công bố trên một tờ báo Vật liệu nâng cao , tận dụng độ chính xác của kính hiển vi nguyên tử, loại kính hiển vi có một công xôn sắc bén “chạm” vào bề mặt của một con chip với độ chính xác định vị chỉ bằng một nửa. nanomet, là khoảng không gian giống nhau giữa các nguyên tử trong tinh thể silicon.
Các nhà nghiên cứu đã mô tả cách một lỗ nhỏ được khoan trong công xôn, để khi nó được phun các nguyên tử phốt pho, người ta sẽ thỉnh thoảng lọt qua lỗ và nhúng vào chất nền silicon.
Một khía cạnh quan trọng của điều này là biết chính xác khi nào một nguyên tử được nhúng vào chất nền để công tơ có thể di chuyển đến vị trí chính xác tiếp theo trên mảng.
Bài báo lưu ý rằng cho đến nay, việc cấy ghép các nguyên tử vào silicon là một quá trình phức tạp vì khi một chip silicon được tắm bằng phốt pho, một nguyên tử sẽ rơi xuống theo một kiểu ngẫu nhiên, giống như những giọt mưa trên cửa sổ. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng nó có thể xác định độ chính xác thông qua một âm thanh “tách” xảy ra khi một nguyên tử rơi vào tinh thể silicon.
“Một nguyên tử va chạm với một miếng silicon tạo ra tiếng nhấp rất yếu, nhưng chúng tôi đã phát minh ra thiết bị điện tử rất nhạy được sử dụng để phát hiện tiếng nhấp, nó được khuếch đại nhiều và cho tín hiệu lớn, một tín hiệu lớn và đáng tin cậy”, giáo sư và người dẫn đầu Đại học Melbourne tác giả David Jamieson cho biết.
“Điều đó cho phép chúng tôi rất tự tin về phương pháp của mình. Chúng tôi có thể nói, ‘Ồ, đã có một cú nhấp chuột. Một nguyên tử vừa đến. Bây giờ chúng tôi có thể di chuyển công xôn tới vị trí tiếp theo và chờ nguyên tử tiếp theo.”
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng thiết bị bao gồm máy dò tia X nhạy cảm, một kính hiển vi lực nguyên tử ban đầu được phát triển cho sứ mệnh không gian Rosetta, cùng với một mô hình máy tính cho quỹ đạo của các ion được cấy vào silicon, để phát triển kỹ thuật này.
Đồng tác giả và giáo sư của UNSW Scientia, Andrea Morello cho biết bằng cách sử dụng kỹ thuật mới và chính xác này, có thể tạo ra một “con chip” qubit, sau đó có thể được sử dụng trong các thí nghiệm để kiểm tra thiết kế cho các thiết bị quy mô lớn.
Ông nói: “Điều này sẽ cho phép chúng tôi thiết kế các hoạt động logic lượng tử giữa các mảng lớn các nguyên tử riêng lẻ, giữ lại các hoạt động chính xác cao trên toàn bộ bộ xử lý.”
“Thay vì cấy nhiều nguyên tử vào các vị trí ngẫu nhiên và chọn những nguyên tử hoạt động tốt nhất, giờ đây chúng sẽ được đặt trong một mảng có trật tự, tương tự như các bóng bán dẫn trong chip máy tính bán dẫn thông thường.”
Jamieson cho biết thêm một số thiết bị lượng tử quy mô lớn tiềm năng có thể được phát triển bằng cách sử dụng thiết kế bao gồm mật mã không thể phá vỡ và thiết kế thuốc tính toán, chẳng hạn như phát triển nhanh chóng vắc-xin.
Ông nói: “Chúng tôi tin rằng cuối cùng chúng tôi có thể tạo ra những cỗ máy quy mô lớn dựa trên các bit lượng tử nguyên tử bằng cách sử dụng phương pháp của chúng tôi và tận dụng các kỹ thuật sản xuất mà ngành công nghiệp bán dẫn đã hoàn thiện”.
Trong một diễn biến khác, Archer Materials cho biết họ hiện đang phát triển công nghệ phòng thí nghiệm trên chip cho phép phân tích và xử lý các giọt mẫu vật sinh học bằng cách sử dụng các cảm biến dựa trên graphene. Archer dự định sử dụng graphene như một cảm biến siêu nhạy để phát hiện và phân tích bệnh tật.
Trong sự phát triển mới nhất của công nghệ phi thuyền sinh học này, công ty cho biết họ đã giải quyết một thách thức quan trọng về công nghệ nano bằng cách tích hợp thành công một tấm graphene dày một nguyên tử với thiết bị điện tử silicon.
Theo Archer, việc tích hợp được thực hiện bằng cách sử dụng hệ thống in thạch bản chùm điện tử để chế tạo lặp lại các thiết bị graphene.
Giám đốc điều hành Archer, Tiến sĩ Mohammad Choucair đã mô tả việc tích hợp là một bước “quan trọng” trong sự phát triển phi thuyền sinh học của công ty.
Ông nói: “Đây là đỉnh cao của rất nhiều kế hoạch và phối hợp chiến lược liên quan đến những người tài năng, cơ sở vật chất đẳng cấp thế giới và công nghệ để đi đến thời điểm này,” ông nói. “Thật thú vị khi sự phát triển chip lượng tử 12CQ của Archer cũng có thể được hưởng lợi từ thành tựu mới nhất này.”
Theo: Zdnet.
