Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) и Кембриджской лаборатории Hitachi недавно разработали интегральную схему (ИС), созданную на 40-нм криогенной технологии комплементарных металл-оксид-полупроводников (CMOS), которая дешева и коммерчески доступна.
Чип, разработанный исследователями, состоит из транзисторов CMOS, которые напоминают те, которые используются для изготовления смартфонов и других распространенных электронных устройств. Однако, в отличие от обычных транзисторов, транзисторы, встроенные в новый чип, работают при криогенных температурах (например, при 50 мК) и содержат массив кремниевых квантовых точек.
Посылая микроволновый сигнал на затвор квантовых устройств и считывая отклик отраженного сигнала, можно определить состояние квантовых устройств.
Чип содержит два основных модуля: модуль устройства и модуль датчика. Уникальный дизайн, использованный исследователями, позволяет чипу одновременно считывать несколько квантовых устройств, подключенных одним проводом и работающих на разных частотах. Кроме того, устройства для считывания могут быть индивидуально выбраны с помощью транзисторов доступа.
Примечательно, что чип исследователей объединяет все элементы, необходимые для считывания информации, включая квантовые устройства, классические транзисторы и микроволновые резонаторы. В отличие от других, ранее разработанных чипов, его можно использовать для считывания более крупных квантовых систем, сохраняя при этом гибкую архитектуру, которая основана на архитектуре динамической памяти с произвольным доступом.
Ключевым преимуществом нового чипа является то, что два его модуля (т. е. модуль устройства и датчик) объединены с использованием стандартной и доступной 40-нм технологии CMOS. Это означает, что в будущем его можно будет легко производить в больших количествах.
Используя свой чип, исследователи смогли продемонстрировать 2D-зондирование с временным и частотным мультиплексированием (уплотнением канала, то есть передачей нескольких потоков данных с меньшей скоростью по одному каналу). Эти результаты демонстрируют, что двумерные массивы квантовых точек на основе кремния можно изготавливать и контролировать с использованием существующих электронных компонентов, таких как технология CMOS.
Наиболее важным достижением этой работы является демонстрация того, что все элементы, необходимые для считывания (например, квантовые устройства, классические транзисторы, микроволновые резонаторы и т. д.), могут быть интегрированы в одну интегральную схему в коммерческой технологии, работающей при 50 мК в одном интегрированном чипе, а предлагаемая архитектура позволяет считывать большее количество квантовых устройств при минимальном количестве необходимых проводников.
В будущем уникальная разработанная архитектура может быть использована для считывания больших двумерных массивов кремниевых квантовых точек, а также кубитов. В конечном счете, это может помочь устранить некоторые связанные с масштабированием ограничения существующих кремниевых квантовых процессоров.
Ранее НиТ Писал, что исследователями из Roswell Biotechnologies разработан первый чип молекулярной электроники, реализующий интеграцию отдельных молекул в схемы, что позволит превысить пределы масштабирования закона Мура.
