Aimee Chanthadavong Senior Journalist
Sedan hon avslutade en examen i journalistik har Aimee haft sin beskärda del av att täcka olika ämnen, inklusive affärer, detaljhandel, tillverkning och resor. Hon fortsätter att utöka sin repertoar som teknisk journalist med ZDNet.
Fullständig bio den 13 januari 2022 | Ämne: Quantum Computing
Bild: University of Melbourne
Ett team av forskare har utvecklat en ny kiselkonstruktionsteknik som potentiellt skulle kunna förbättra överkomligheten och tillförlitligheten för att bygga kvantdatorer.
Den nya tekniken – som utvecklats gemensamt av forskare från Australiens University of Melbourne, University of New South Wales (UNSW) och RMIT, och Tysklands Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf och Leibniz Institute of Surface Engineering – involverar exakt inbäddning av enstaka atomer en i taget -en i kiselwafers.
Enligt forskarna drar tekniken, som har publicerats i en Advanced Materials-tidning, fördel av precisionen hos atommikroskopet, som har en vass cantilever som “vidrör” ytan på ett chip med en positioneringsnoggrannhet på bara en halv nanometer, vilket är ungefär samma utrymme mellan atomer i en kiselkristall.
Forskarna beskrev hur ett litet hål borrades i konsolen, så att när den överöstes med fosforatomer, tappade man då och då genom hålet och bäddade in i kiselsubstratet.
En nyckelaspekt av detta var att veta exakt när en atom var inbäddad i substratet så att konsolen kunde flytta till nästa exakta position på arrayen.
Tidningen noterade att fram till nu har implantering av atomer i kisel varit en slumpmässig process, eftersom när ett kiselchip blir överöst med fosfor, skulle en atom falla i ett slumpmässigt mönster, som regndroppar på ett fönster. Teamet upptäckte dock att det kunde identifiera exaktheten genom ett “klick”-ljud som uppstår när en atom faller ner i kiselkristallen.
“En atom som kolliderar med en bit kisel gör ett mycket svagt klick, men vi har uppfunnit mycket känslig elektronik som används för att upptäcka klicket, den förstärks mycket och ger en hög signal, en hög och tillförlitlig signal”, säger professor vid University of Melbourne och ledare. sa författaren David Jamieson.
“Det gör att vi kan vara mycket säkra på vår metod. Vi kan säga, 'Åh, det var ett klick. En atom kom precis. Nu kan vi flytta konsolen till nästa plats och vänta på nästa atom.'”
Forskarna använde utrustning inklusive känsliga röntgendetektorer, ett atomkraftmikroskop som ursprungligen utvecklades för rymduppdraget Rosetta, tillsammans med en datormodell för banan för joner implanterade i kisel, för att utveckla tekniken.
Medförfattare och UNSW Scientia-professor Andrea Morello sa att med denna precision och nya teknik skulle det vara möjligt att skapa ett qubit “chip”, som sedan kan användas i experiment för att testa design för storskaliga enheter .
“Detta kommer att tillåta oss att konstruera kvantlogikoperationerna mellan stora arrayer av individuella atomer, och bibehålla mycket exakta operationer över hela processorn,” sa han.
“Istället för att implantera många atomer på slumpmässiga platser och välja ut de som fungerar bäst, kommer de nu att placeras i en ordnad uppsättning, liknande transistorerna i konventionella halvledarchips.”
Jamieson lade till några av de potentiella storskaliga kvantenheterna som skulle kunna utvecklas med hjälp av designen inkluderar okrossbar kryptografi och datorbaserad läkemedelsdesign, såsom snabb utveckling av vacciner.
“Vi tror att vi i slutändan skulle kunna tillverka storskaliga maskiner baserade på enatoms kvantbitar genom att använda vår metod och dra nytta av de tillverkningstekniker som halvledarindustrin har fulländat”, sa han.
På andra ställen sa Archer Materials att det för närvarande utvecklar en lab-on-a-chip-teknologi som skulle tillåta droppar av biologiska prover att analyseras och bearbetas med grafenbaserade sensorer. Archer har för avsikt att använda grafen som en ultrakänslig sensor för att upptäcka och analysera sjukdomar.
I den senaste utvecklingen av denna biochipteknologi sa företaget att det tog sig an en viktig nanoteknisk utmaning genom att framgångsrikt integrera ett enatomtjockt ark av grafen med kiselelektronik.
Enligt Archer, integrationen möjliggjordes genom att använda ett elektronstrålelitografisystem för att upprepade gånger tillverka grafenenheterna.
Archers vd Dr Mohammad Choucair har beskrivit integrationen som ett “betydligt” steg i företagets utveckling av biochip.
“Detta är kulmen på en hel del strategisk planering och samordning som involverar begåvade människor, anläggningar i världsklass och teknik för att nå denna punkt”, sa han. “Det är spännande att Archers 12CQ kvantchiputveckling också kan dra nytta av denna senaste prestation.”
Uppdaterad 13 januari 2022, 15:03 (AEDT): Detaljer från Archer Materials har lagts till.
Mer kvanttäckning
< stark >Australien prioriterar 63 kritiska teknologier inklusive kvant och blockchain
AU$70 miljoner kommer att läggas på att bygga ett nytt kvantkommersialiseringsnav som en del av Australiens Blueprint for Critical Technologies.
Kvantteknik är nu en del av militärens framtida färdplan
Försvaret undersöker hur kvantteknologi kan användas som lösning för en rad saker — från vara ett alternativ till GPS-teknik till att säkra kommunikationer.
Australiens branschorgan efterlyser mer investeringar i kvantkommersialisering
I att ge rekommendationer om hur man kan navigera i utvecklingen av innovativ teknik i Australien har Australian Information Industry Association efterlyste ytterligare investeringar för olika tekniska industrier, såsom AI och kvant.
Trådar över qubits ser UNSW-forskare ta kvantkontrollsteg
Forskare från University of New South Wales säger att den senaste designen kan kontrollera miljontals qubits.
Australien