Silizium-Superinduktoren aus der Standard-Fertigung
Forscher erzeugen supraleitende Bauelemente mit hoher Induktivität in kommerziellen Siliziumchips mithilfe von Titannitrid.
Automatisch aus dem englischen Original übersetzt Original lesen
Ingenieure haben einen nichtlinearen Superinduktor direkt in einem integrierten Siliziumschaltkreis mit einer Standard-Fertigungsumgebung hergestellt. Die Hardware-Innovation verbindet kommerzielle Siliziumprozessierung mit supraleitenden Materialien, um Schaltungen mit hoher Impedanz für Quantenhardware zu schaffen.
Handelsübliche Siliziumchips erhalten supraleitende Eigenschaften
Superinduktoren sind spezialisierte elektrische Bauelemente, die extreme Induktivitätswerte erzeugen, die weit über den Grenzen traditioneller Drahtspulen liegen. In einer in Nature Electronics veröffentlichten Studie hat ein Team unter der Leitung von Thomas H. Swift eine wichtige technologische Innovation gezeigt: Diese Bauelemente lassen sich direkt auf Siliziumwafern fertigen, wie Phys.org berichtet.
An der Zusammenarbeit beteiligt waren Wissenschaftler der Forschungsgruppe Quantum Hardware am nanoGUNE, des Start-ups Quantum Motion, des London Center for Nanotechnology, des Imperial College London und der University of Cambridge. Statt auf maßgeschneiderte Labor-Fertigungslinien zurückzugreifen, stellte die Gruppe die Bauelemente in einem kommerziellen Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor-Prozess her.
Titannitrid liefert hohe kinetische Induktivität
Um einen Induktor mit hoher Impedanz und niedrigen induktiven Energieskalen auf kompaktem Bauraum zu bauen, verwendeten die Forscher Titannitrid. Die Verbindung besitzt eine starke kinetische Induktivität – eine Eigenschaft, die es einem Leiter erlaubt, Energie in der Bewegung der Ladungsträger statt rein in einem Magnetfeld zu speichern.
Laut Phys.org erlaubt diese physikalische Eigenschaft dem Team, die physischen Abmessungen der Bauelemente zu verkleinern und dabei ihr supraleitendes Verhalten zu bewahren. Das resultierende nichtlineare Schaltungselement kann als kompakter Einzelelektronentransistor für Radiofrequenzen arbeiten – eine Sensorarchitektur, die üblicherweise zur Messung von Halbleiter-Spin-Qubits in Systemen des Quantencomputings eingesetzt wird.
Kryoelektronik und Spin-Auslesung unterhalb der Mikrosekundenskala
Die Integration von Superinduktoren direkt in kommerzielle Siliziumchips vereinfacht die Verkabelung und die physischen Schnittstellen, die üblicherweise zwischen Steuerungshardware bei Raumtemperatur und kalten Quantenprozessoren nötig sind. Die Forscher planen, den Resonator mit Multigate-Transistoren zu kombinieren, um die Spin-Auslesung bei Geschwindigkeiten deutlich unterhalb der Mikrosekundenskala zu testen, wie Phys.org berichtet.
Über die Qubit-Messung hinaus könnte die Erfindung Bauelemente für leistungsarme Kryoelektronik, Hardware für Quantensimulation und Instrumente für Weltraumforschung und Radioastronomie liefern.
Lesen Sie auch bei The Patent: ULASSON, der UV-Allesreiniger · CO2 reduzieren durch Arbeit an der Zementproduktion
