Квантовое будущее чипов BGA

Инженеры компании Honeywell International при поддержке специалистов GTRI (Georgia Tech Research Institute) нашли способ как смонтировать на чипе больше электродов. Это достижение, описанное в статье, опубликованной на этой неделе в Journal of Applied Physics, позволит повысить плотность размещения кубитов и приблизить создание практичных квантовых компьютеров.

Наиболее перспективным кандидатом в кубиты сегодня считается отдельный ион, захваченный внутри вакуумной камеры. Возможности наращивания масштабов существующих архитектур ловушек ограничена тем, что контакты для электродов, генерирующих удерживающие поля, размещаются по периметру чипа, где умещается только сравнительно небольшое их число.

Идею новой технологии микропроизводства команда GTRI/Honeywell заимствовала у BGA (ball grid array), метода монтажа, когда-то придуманного для решения похожей задачи — увеличения количества контактов у микросхем. Сферические контакты на тыльной стороне чипа соединяются с его поверхностью, не только обеспечивая необходимую плотность электродов, но и оставляя доступ для лазерных лучей, управляющих ионами в ловушках.

Несмотря на проблемы с пайкой таких чипов, экспериментальное устройство, изготовленное в сотрудничестве с Honeywell, смогло захватить ионы уже в первый день испытаний.

«Ионы очень чувствительны к паразитным электрическим полям и другим источникам шума, и несколько микрон неправильного материала в неправильном месте могут разрушить ловушку. Но когда мы прогнали BGA-ловушку через серию стандартных тестов, то оказалось, что она функционирует по меньшей мере не хуже наших прежних ловушек», — отметил в статье руководитель работы Николас Гюйс (Nicholas Guise).

Работа с ионными кубитами, захваченными в ловушку, сегодня требует помещения, забитого громоздким оборудованием, и нескольких аспирантов для управления им. Проект BGA демонстрирует возможность вмещать в поверхностной ловушке больше и больше электродов, с компактной и расширяемой разводкой их на тыльной стороне микросхемы. Его участники, впрочем, указывают на ряд инженерных проблем, которые еще предстоит решить для того, чтобы их разработка превратилась в миниатюрную и универсальную систему, пригодную для использования в составе квантового компьютера.

В ближайшей же перспективе технология микропроизводства, разработанная для ионных ловушек, может найти применение в миниатюрных атомных устройствах — сенсорах, магнитометрах и атомных часах.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365