Het Leuvense onderzoekscentrum Imec meldt een doorbraak op gebied van quantumcomputers. Voor het eerst is een qubit (quantumbit) vervaardigd met behulp van High NA EUV-lithografie, ASML’s geavanceerde chip-productietechniek om ultrafijne patronen met hoge precisie te printen.
Imec spreekt van een mijlpaal richting industriële opschaling van betrouwbaardere qubits, de basis-rekeneenheden van quantumcomputers. Extreem ultraviolet (euv)-lithografie met high-numerical aperture (high na) zal hierbij een sleutelrol vervullen, aldus het Vlaamse r&d-centrum dat nauw samenwerkt met ASML. In Leuven staat zelfs ASML’s meest geavanceerde, een paar honderd miljoen euro kostende, chipmachine voor onderzoek naar toekomstige chip-productieprocessen.
Voor er sprake kan zijn van een nuttige quantumcomputer, moet het aantal qubits aanzienlijk groter worden. Een quantumcomputer vergt miljoenen qubits, die onderling verbonden zijn, en dat vereist dan weer een hoge betrouwbaarheid en nauwkeurige aansturing.
Beloftevol
Van de verschillende quantumplatformen die momenteel onderzocht worden, gelden ‘silicium quantumdot spin-qubits’ als een beloftevolle kandidaat voor industriële opschaling. Hun productieproces is namelijk in grote mate compatibel met de productie van reguliere computerchips (cmos), een onderzoeksgebied waarin Imec de afgelopen decennia internationale autoriteit heeft opgebouwd.
Volgens Sofie Beyne, projectleider en quantumintegratie-ingenieur bij Imec, kan het Leuvense onderzoekscentrum de stap maken van labo-experimenten naar grootschalige, produceerbare kwantumsystemen. ‘Dit is waar de op silicium gebaseerde qubits een duidelijk voordeel hebben,’ legt ze uit.
Qubits-netwerk
Silicium-kwantumdot-spin-qubits sluiten een elektron op in een silicium-nanostructuur (de poortlaag). De ‘spin’ van het opgesloten elektron wordt gebruikt om quantuminformatie op te slaan. De tussenruimtes tussen de verschillende poorten moeten tot een minimum worden beperkt om omgevingsruis te beperken. En daar heeft Imec nu resultaten geboekt: high NA levert superieure resultaten op als het gaat om het uniform en foutloos afdrukken van dergelijke ultrafijne structuren. Zo is Imec erin geslaagd een functionerend netwerk van qubits te fabriceren met openingen van amper 6 nanometer.
‘Met onze resultaten tonen we aan dat High NA EUV ingezet kan worden om deze qubits nauwkeuriger te maken, wat elementair is voor hun betrouwbaarheid. Dit is een belangrijke technische prestatie,’ zegt Kristiaan De Greve, Imec-fellow en programmadirecteur Quantum Computing.
