Kvantinių kompiuterių kūrėjai jau ne vienerius metus susiduria su itin „maža“, bet kritiška problema: atskirų atomų sukeliami magnetiniai signalai lustuose veikia kaip triukšmas ir ardo trapias kvantines būsenas. Dėl to kubitai lengviau praranda informaciją, o klaidų taisymas tampa sudėtingesnis ir brangesnis.
Skirtingai nei įprasti kompiuteriai, kvantiniai įrenginiai informaciją saugo kubituose, kurie yra ypač jautrūs aplinkai. Net menki pokyčiai medžiagos viduje, pavyzdžiui, branduolinių sukinio savybių turintys izotopai, gali sutrumpinti vadinamąjį koherencijos laiką, kai kubitas išlaiko savo kvantinę būseną.
Naujas kelias į beveik „tylų“ silicį
JAV nacionalinių laboratorijų mokslininkai paskelbė apie patentuotą sprendimą, leidžiantį išgauti itin gryną silicio-28 izotopą, kurio grynumas siekia 99,9999 proc. Tokia izotopinė sudėtis svarbi todėl, kad silicio-28 branduolys neturi sukinio, tad teoriškai sukelia mažiau kvantiniams įrenginiams žalingo triukšmo.
Izotopams atskirti panaudota pažangi elektromagnetinė izotopų separacija, kai atomai rūšiuojami pagal masę. Tačiau vien atskirti izotopą nepakanka: vėliau, perdirbant medžiagą pramonėje, ji gali būti lengvai vėl „užteršta“, todėl reikalinga kontrolė per visą gamybos grandinę.
Cheminis gryninimas ir sauga
Kita komandos dalis sukūrė konversijos ir cheminio gryninimo sistemas, kurios praturtintą silicį ir germanį paverčia puslaidininkių pramonei reikalingomis ypač grynomis dujomis. Kalbama apie silaną ir germaną, kurie naudojami itin plonų sluoksnių nusodinimui ant pažangių lustų, įskaitant ir būsimus kvantinius įrenginius.
Kadangi šios dujos yra pavojingos, procesuose įdiegta automatizuota valdymo ir stebėsenos sistema, nuolat tikrinanti daugybę darbo parametrų. Tai leidžia vienu metu užtikrinti ir saugą, ir išskirtinai aukštą cheminį grynumą, kuris būtinas siekiant sumažinti klaidas kvantiniuose komponentuose.
Kodėl tai gali būti svarbu rinkai?
Pramonės požiūriu, tokie izotopiškai gryni pirmtakai gali tapti vienu iš būdų didinti kubitų stabilumą, ilginti jų koherencijos laiką ir mažinti klaidų taisymo naštą. Tai ypač aktualu, nes kvantinių kompiuterių pažanga dažnai remiasi ne vien programiniais algoritmais, bet ir medžiagotyros sprendimais, kurie mažina triukšmą pačiame luste.
Vis dėlto išlieka esminis klausimas: ar technologiją pavyks patikimai perkelti į masinę gamybą, išlaikant tą patį grynumo lygį ir priimtiną kainą. Būtent mastelio didinimas dažnai tampa riba tarp laboratorinio proveržio ir realaus proveržio puslaidininkių tiekimo grandinėje.