Superinduttori in silicio costruiti su linee di fonderia standard
I ricercatori realizzano elementi superconduttivi ad alta induttanza in chip di silicio commerciali utilizzando nitruro di titanio.
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Gli ingegneri hanno costruito un superinduttore non lineare direttamente all'interno di un circuito integrato in silicio, con un processo produttivo standard. L'innovazione hardware unisce la lavorazione del silicio commerciale a materiali superconduttivi per creare circuiti ad alta impedenza destinati all'hardware quantistico.
I chip di silicio standard acquisiscono proprietà superconduttive
I superinduttori sono componenti elettrici specializzati, progettati per generare livelli estremi di induttanza, ben oltre i limiti delle tradizionali bobine di filo. In uno studio pubblicato su Nature Electronics, un team guidato da Thomas H. Swift ha dimostrato un'importante innovazione tecnologica: questi dispositivi possono essere fabbricati direttamente su wafer di silicio, come riportato da Phys.org.
Alla collaborazione hanno partecipato scienziati del gruppo di ricerca Quantum Hardware di nanoGUNE, della startup Quantum Motion, del London Center for Nanotechnology, dell'Imperial College London e dell'Università di Cambridge. Invece di affidarsi a linee di fabbricazione personalizzate da laboratorio, il gruppo ha prodotto i componenti attraverso un processo commerciale complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS).
Il nitruro di titanio garantisce un'elevata induttanza cinetica
Per costruire un induttore con alta impedenza e basse scale di energia induttiva entro un ingombro compatto, i ricercatori hanno utilizzato il nitruro di titanio. Il composto possiede una forte induttanza cinetica, una proprietà che consente a un conduttore di immagazzinare energia nel movimento dei portatori di carica anziché puramente in un campo magnetico.
Secondo Phys.org, questa caratteristica fisica permette al team di ridurre le dimensioni fisiche dei componenti preservandone il comportamento superconduttivo. L'elemento circuitale non lineare che ne risulta può funzionare come compatto transistor a singolo elettrone a radiofrequenza, un'architettura di sensori comunemente usata per misurare i qubit di spin nei semiconduttori all'interno dei sistemi di calcolo quantistico.
Crio-elettronica e lettura dello spin a velocità inferiori al microsecondo
Integrare i superinduttori direttamente nei chip di silicio commerciali semplifica il cablaggio e le interfacce fisiche solitamente necessarie tra l'hardware di controllo a temperatura ambiente e i processori quantistici freddi. I ricercatori intendono abbinare il risonatore a transistor multi-gate per testare la lettura dello spin a velocità ben al di sotto della scala del microsecondo, come riportato da Phys.org.
Oltre alla misura dei qubit, l'invenzione potrebbe fornire componenti per la crio-elettronica a basso consumo, per l'hardware di simulazione quantistica e per gli strumenti utilizzati nella ricerca spaziale e nella radioastronomia.
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