作者金·霍纳，达拉斯德克萨斯大学 构建基于硅的量子位，或量子位，量子计算机中信息的基本单位，从原子级平坦的硅表面(左)开始，涂上一层氢
在右边，犹他州达拉斯研究人员移除氢原子的区域被突出显示
学分:达拉斯德克萨斯大学 量子计算机有潜力通过解决传统计算硬件无法解决的硬优化问题来改变医学、网络安全和人工智能等领域
但是大规模制造这种装置的技术还不存在
达拉斯德克萨斯大学的研究人员开发了一种技术，可以消除硅量子器件规模化生产的一个挑战
研究人员在5月28日在线发表的一项研究和7月出版的《真空科学与技术杂志》中概述了他们的方法，该方法在制造过程中提供了更好的控制和精度
硅是量子器件基础的首选材料，因为它与传统半导体技术兼容
这项研究的对应作者，博士
詹姆斯·冯·厄尔科学与技术杰出讲座教授、埃里克·琼森工程与计算机科学学院系统工程教授雷扎·莫海马尼获得了200万美元的奖金
4百万美元
S
能源部于2019年拨款开发原子级精密制造技术，即一个原子一个原子地制造新材料和设备的过程
莫海马尼的团队正在应对量子器件制造的一系列挑战
“我们最新的工作提高了制造过程的精度，”莫海马尼说
“我们还在努力提高吞吐量、速度和可靠性
" 研究人员构建基于硅的量子位(量子计算机中的基本信息单元)的方法是从涂有一层氢的原子级平坦硅表面开始，这可以防止其他原子或分子被表面吸收
接下来，研究人员使用扫描隧道显微镜(STM)，该显微镜的特点是探针具有原子级的尖端，充当微型机械臂，从表面选择性地去除氢原子
扫描隧道显微镜是为在表面上成像原子特征而设计的，然而，研究人员也使用这种设备以一种叫做氢去钝化光刻的模式来操纵原子
这个艰难的过程包括将针尖置于氢原子上，向针尖样品偏置电压中加入高频信号，并加大高频信号的幅度，直到氢原子从表面消失，露出下面的硅
在预定数量的氢原子被选择性地从表面去除之后，磷化氢气体被引入环境中，并且在特定的过程之后，磷原子被吸附到表面上，其中每一个都起到量子位的作用
传统高密度脂蛋白的问题是，操作者很容易提取错误的氢原子，导致在不需要的位置产生量子位
将扫描隧道显微镜用于高密度脂蛋白需要比成像更高的电压，这通常会导致针尖撞击表面样品，迫使操作者重新开始
当研究人员发现一种更精确的操纵表面原子的方法时，他们正在努力解决扫描隧道显微镜针尖碰撞问题
“传统的光刻技术无法达到必要的原子精度，”莫海马尼说
“问题是我们正在用显微镜做平版印刷术；我们在用一个设备做一些不是为它设计的事情
" 研究人员发现，他们可以通过在成像模式下执行高密度脂蛋白来实现更高的精度，而不是传统的光刻模式，只需对电压进行一些调整，并改变扫描隧道显微镜的反馈控制系统。
“我们意识到我们实际上可以用这种方法以可控的方式去除氢原子，”莫海马尼说
“这是一个惊喜
这是实验中发生的事情之一，你试图解释它并利用它
" 量子计算机有望比现在的计算机存储更多的信息
该研究的主要作者、机械工程博士生哈米德·阿莱曼苏尔说，目前传输信息的晶体管不能再小了
“现在用于制造晶体管的技术已经达到了极限
通过传统方法很难再缩小尺寸了，”阿莱曼索尔说
虽然传统的计算机使用精确的1和0值进行计算，但量子计算机的基本逻辑单元更加灵活，其值可以同时存在于1和0的组合中，也可以介于二者之间
一个量子位可以同时代表两个数字，这一事实使得量子计算机能够更快地处理信息
莫海马尼说，下一个挑战是开发一种技术，一次操作多个扫描隧道显微镜吸头
“如果我们可以并行使用10或100个尖端，这样我们就可以将相同的光刻技术放大100倍，那会怎么样？如果我们能快10倍呢？“如果我们能以10倍的速度制造100个量子位，我们已经好了1000倍，”莫海马尼说
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
