nanoGUNE и партнёры создали сверхиндуктор из нитрида титана на кремнии по стандартному КМОП-процессу

Международная группа, в которую входят исследователи Quantum Hardware из nanoGUNE, а также специалисты Quantum Motion, London Center for Nanotechnology, Imperial College London и Кембриджского университета, создала сверхиндуктор, интегрированный в кремниевую схему. По данным tech.yahoo.com, пересказывающего исследование в Nature Electronics, устройство изготовлено по тому же коммерческому процессу комплементарной структуры металл–оксид–полупроводник (КМОП), что применяется для обычных транзисторов tech.yahoo.comtech.yahoo.comtech.yahoo.comОткрыть источник ↗. Авторы заявляют, что это позволит масштабировать производство квантовых технологий.

Нитрид титана и КМОП-процесс

Сверхиндукторы — приборы с рассчитанной на большую величину индуктивностью; они востребованы в квантовых вычислениях и при разработке сложных квантовых схем. В высокоимпедансных схемах с малыми индуктивными энергетическими масштабами большая индуктивность сильно меняет квантовое поведение схемы.

Для сверхпроводящих элементов схемы группа использовала нитрид титана (TiN). У него высокая кинетическая индуктивность, поэтому можно делать компактные элементы с большой индуктивностью, сохраняя устойчивую сверхпроводимость.

Квантовые устройства обычно изготавливают специальными методами, разработанными в профильных лабораториях, и это затрудняло выпуск таких компонентов в больших объёмах. Авторы показали, что сверхпроводящие элементы можно делать коммерческими серийными КМОП-процессами — теми же методами, которыми выпускают обычные компьютерные чипы. Это указывает на путь к производству сложных квантовых устройств на существующих коммерческих фабриках без создания новой производственной инфраструктуры tech.yahoo.comtech.yahoo.comtech.yahoo.comОткрыть источник ↗.

Демонстрация сенсора и дальнейшие шаги

Исследователи продемонстрировали нелинейный сверхиндуктор, встроенный в кремниевую схему. Такая архитектура применима в радиочастотных одноэлектронных транзисторных сенсорах — широко используемых высокочувствительных датчиках для считывания состояния спиновых кубитов на полупроводнике в кремниевой интегральной схеме. С новым сверхиндуктором из TiN сенсор остаётся компактным и сохраняет высокую чувствительность.

Группа планирует использовать резонатор вместе с многозатворными транзисторами. Цель — показать быстрое считывание спина с высокой точностью на временах заметно меньше одной микросекунды. По словам команды, такая скорость критична для коррекции ошибок и надёжной работы будущих квантовых схем.

Авторы также указывают на возможное применение за пределами квантовых вычислений и сенсорики на спиновых кубитах: в радиоастрономии, маломощной криоэлектронике и квантовом моделировании tech.yahoo.comtech.yahoo.comtech.yahoo.comОткрыть источник ↗.