New-Tech Magazine | Feb 2021

) חתך רוחב של זוג נקודות קוונטיות בין השערים דומים לאלה a ( :2 תמונה « .) b(1 המוצגים בתמונה ) מפות מוליכות המציגות את היכולת c ) מעגל שקול לזוג נקודות קוונטיות. ( b( pMOS (עליון) ו־ nMOS לשלוט על הצימוד בין הנקודות הקוונטיות עבור התקני משתנה על ידי שינוי המתח בשני 2 ושל נקודה 1 (תחתון). הפוטנציאל של נקודה שולט על הצימוד בין הנקודות. בצימוד B2 , בעוד שהשער P2 ו־ P1 השערים רחוקות זו מזו וקשה מאוד לאלקטרונים/ 2 ונקודה 1 החלש (משמאל), נקודה חורים לעבור מצד אחד לשני. מפות המוליכות (משמאל) מציגות נקודות קוונטיות מרוחקות במצב שנוצר מתאם ביניהן. בצימוד בינוני, הנקודות הקוונטיות מתחילות להיצמד ומפות המוליכות (מרכז) מציגות מבנה דמוי חלת דבש. בצימוד חזק, שתי הנקודות הקוונטיות מתמזגות לכדי נקודה קוונטית אחת.

דוגמה לשימוש אפשרי בפלטפורמה :1 תמונה « מ"מ: 300 הגמישה על בסיס פרוסת סיליקון תכנון שערי הקיוביט באמצעות ליטוגרפיית קרן ) זוג נקודות קוונטיות a אלקטרונים ליצירת ( עם נקודת חישת מטען P2 ו־ P1 מתחת לשערים ) מערך של שלוש נקודת קוונטיות b ( ; RB ו־ LB בין ) מערך קווי של c ( ; P3 ו־ P1, P2 מתחת לשערים נקודות קוונטיות.

שמטרתו לפתח ממשקים אלקטרוניים שיכולים לפעול בטמפרטורות נמוכות כאלו ולקרוא את המצב של מספר קיוביטים", מסביר יאן קרנינקס, שהוזמן להרצות על המעגלים האלקטרוניים IEDM בכנס הנחוצים להפעלת קיוביטים. במאמר קצר הוא מתאר כיצד התכונות של טרנזיסטור זעיר מתאימות למשימה הזאת – CMOS בתנאי שהוא יהיה בנוי לשימוש הזה. "דרוש עדיין מחקר רב בנושא, אפילו על רגיל, עד שנוכל להבין CMOS טרנזיסטור כיצד ליישם את הרעיון הזה" מסכמת יוליאנה ראדו. "המסע לעבר מחשב קוונטי אמיתי רצוף מכשולים, אבל בהדרגה, עקב בצד אגודל, אנחנו מתקדמים בכיוון הנכון".

בקנה מידה גדול. צריך גם להתמודד עם יחסי הגומלין הפיזיים בין קיוביטים סמוכים, כלומר האופן שבו הם משפיעים זה על זה. "ברגע שנצליח לבנות ולמדוד מערך קיוביטים גדול, יהיה עלינו למצוא דרך לשלב בו שערים לוגיים", מסביר ג'ורג' . כפתרון imec סימיון, פיזיקאי תיאורטי ב־ אפשרי הוא מציע דרך לביצוע פעולות על מספר קיוביטים המסודרים בטור. ההצעה מבוססת על שימוש בננומגנטים ומאפשרת להגדיל את מערך הקיוביטים מבלי לאבד את היכולת לשלוט על כל אחד מהקיוביטים בנפרד. מכשול נוסף העומד בדרך לבניית מחשב קוונטי אמיתי הוא הקושי ההנדסי לחבר קיוביטים למעגלים אלקטרוניים מסורתיים. הבעיה הופכת למאתגרת עוד יותר ככל שגדל מספר הקיוביטים, מכיוון שהתוצאה עלולה להיות סבך של מיליוני חוטים הנכנסים למערך ויוצאים ממנו. "אפשר לפתור את בעיית החיווט על ידי הבאת המעגלים האלקטרוניים המסורתיים קרוב יותר לקיוביטים. פירושו של דבר שחלק מהמעגלים האלקטרוניים המסורתיים יהיה בתוך המקרר שבו נמצאים הקיוביטים בטמפרטורה נמוכה מאוד. רעיון זה הוביל למחקר חדש

EN

HE

צימוד חלש צימוד בינוני צימוד חזק

Weak coupling Medium coupling Strong coupling

אוגר

Reservoir

מוליכות

Conductance

מקור

Source

Drain שפך המעבר משלב המחקר לייצור של פלטפורמה גמישה על בסיס פרוסת סיליקון מ"מ הוא צעד ראשון חשוב 300 בגודל בדרך לפיתוח מעבדים קוונטים גדולים של קיוביטים מבוססי ספין מסיליקון. "בשלב הבא נשתמש בפלטפורמה כדי לחקור ולהבין טוב יותר כיצד לבנות ולהפעיל מערך קיוביטים גדול", אומרת ראדו. "אנחנו גם פתוחים לשיתופי פעולה עם חברות הזנק שמעוניינות להשתמש מ"מ שלנו על 300 בפלטפורמת הסיליקון מנת להיכנס לתעשיית המחשוב הקוונטי המתפתחת." בתוך כך, התחילה קבוצת המחשוב לעבוד על השלבים imec הקוונטי ב־ הבאים. היכולת לשלוט על קיוביט בודד לא מספיקה כדי להשיג כוח מחשוב קוונטי

Iuliana Radu, IMEC

«

23 l New-Tech Magazine