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Jul 24, 2023

criogénico encendido

31 de agosto de 2023 Este artículo ha sido revisado de acuerdo con las políticas y el proceso editorial de Science X. Los editores han resaltado los siguientes atributos al tiempo que garantizan la credibilidad del contenido:

31 de agosto de 2023

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por el Instituto Fraunhofer de Física Aplicada del Estado Sólido IAF

En el Fraunhofer IAF ha comenzado a funcionar el primer equipo de medición criogénico de Alemania para la medición estadística de la calidad de dispositivos qubit en obleas enteras de 200 y 300 mm. El detector en oblea puede caracterizar dispositivos basados ​​en puntos cuánticos semiconductores y pozos cuánticos, así como superconductores a temperaturas de medición inferiores a 2 K.

El funcionamiento totalmente automatizado permitirá a los investigadores crear una base de datos cuantitativamente relevante y avanzar en la producción industrial de dispositivos de alta calidad para la computación y la detección cuánticas en Europa.

Con la sonda criogénica sobre obleas recientemente instalada, los investigadores del Instituto Fraunhofer de Física Aplicada del Estado Sólido (IAF) pretenden comprender mejor el funcionamiento de dispositivos cuánticos basados ​​en puntos y pozos cuánticos semiconductores, así como en superconductores. El dispositivo puede caracterizar obleas de tamaños industriales (200 mm y 300 mm) y grandes volúmenes (hasta 25 obleas seguidas) de forma totalmente automática a temperaturas criogénicas inferiores a 2 K (271,15 °C).

Los conjuntos de datos obtenidos reducen significativamente la dependencia de aciertos aleatorios, que es característica de las mediciones únicas. De este modo, el aumento de las capacidades de medición del instituto contribuye al desarrollo de una producción fiable de qubits de alta calidad que puedan utilizarse en ordenadores y sensores cuánticos.

En el momento de su puesta en marcha, la instalación es la quinta de este tipo en todo el mundo, la segunda en Europa y la primera en Alemania. El Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania (BMBF) financió la adquisición e instalación de la sonda en obleas como parte del proyecto "KryoproPlus: suministro y verificación de una sonda criogénica en obleas".

"Con la sonda en oblea obtenemos capacidades nuevas y únicas en la caracterización criogénica en todo el país", destaca el Prof. Dr. Rüdiger Quay, coordinador del proyecto KryoproPlus y director interino del instituto Fraunhofer IAF. "Con este sistema ayudaremos a nuestros socios de la investigación y la industria a establecer una cadena de suministro europea de materiales y procesos de producción para qubits de estado sólido. Esto nos permite hacer una contribución importante a la soberanía tecnológica de Alemania y Europa", afirmó Quay. añade.

"El analizador de obleas nos proporciona por primera vez conjuntos de datos estadísticamente relevantes que podemos utilizar para optimizar y escalar sistemáticamente la producción de dispositivos qubit", explica Nikola Komerički, que supervisa el proyecto KryoproPlus en el marco de su doctorado sobre la caracterización de Dispositivos de computación cuántica. Komerički coordinó la instalación y la puesta en servicio del sistema y ya está realizando las primeras mediciones.

"Queremos comprender mejor cómo obtener qubits buenos y homogéneos para permitir su escalado y producción industrial en Alemania y Europa", añade Komerički. "Para hacer eso, es necesario ampliar la visión cualitativa para incluir una perspectiva estadística cuantitativa sobre el comportamiento del dispositivo".

Los qubits basados ​​en puntos cuánticos semiconductores y pozos cuánticos, así como en superconductores, funcionan a temperaturas cercanas al cero absoluto (-273,15°C). Esto minimiza la interferencia ambiental, activa la superconductividad y, por tanto, permite la formación y el entrelazamiento de qubits. En consecuencia, para probar, optimizar y escalar los qubits es esencial que se caractericen a su temperatura de funcionamiento y que se recopile un conjunto de datos de medición estadísticamente evaluables.

La sonda criogénica en oblea cierra esta brecha de caracterización. La medición automatizada de obleas enteras de 200 mm y 300 mm a temperaturas inferiores a 2 K con un tiempo de cambio corto aumenta la cantidad de datos disponibles. Estos datos proporcionan a los investigadores e ingenieros la base necesaria para realizar mejoras específicas en los dispositivos de formación de qubits y aumentar la escalabilidad.

Con la plena puesta en funcionamiento del detector de obleas, se completó el proyecto KryoproPlus. Las primeras mediciones de la instalación se encuentran en los proyectos "MATQu—Materiales para Computación Cuántica", "QUASAR—Procesador Cuántico Semiconductor con Arquitectura Escalable basada en Shuttling" y "QLSI—Integración Cuántica a Gran Escala con Silicio".

Para MATQu, Komerički caracteriza y analiza las uniones Josephson (niobio), que son dispositivos para qubits transmon. Para QUASAR y QLSI se están realizando caracterizaciones de transistores de efecto de campo (FET) para transistores de un solo electrón (SET) basados ​​en pozos cuánticos de silicio y, posteriormente, SET que sirven como dispositivos para qubits de espín.

Proporcionado por el Instituto Fraunhofer de Física Aplicada del Estado Sólido IAF