Diraq, imec'in 300 mm CMOS Hattında Silisyum Spin Kübitlerini Sekize Ölçeklendirdi

Diraq ve imec, 300 mm CMOS fabrikasyon hattında üretilen ilk sekiz kübitlik silisyum spin dizisini duyurdu; dizi boyutu bir yıldan kısa sürede 4 kat büyürken koherans ve kontrol doğruluğu korundu.

Key Takeaways

  • Diraq and imec demonstrated the first eight-qubit silicon spin-qubit array fabricated on a standard 300 mm CMOS foundry line, published in Nature Communications on July 9.
  • The array size grew fourfold in under nine months with no measurable loss of coherence or control fidelity, using exactly the same fabrication process as the earlier two-qubit device.
  • Scaling from two to eight qubits did not require major increases in sensor count, wiring density or thermal load, and single-qubit coherence times were at the upper end of the state of the art for silicon spin qubits.
  • Diraq's roadmap targets hundreds of qubits next, thousands by 2029, and over one million by 2031 — the threshold associated with fault-tolerant, commercially useful quantum computing — in a footprint small enough for a conventional data center.
  • The result's significance is manufacturability rather than applications: eight qubits is still tiny, and Diraq has not yet demonstrated a full logical-qubit-scale error-correction code on the platform.

Diraq, imec'in 300 mm CMOS Hattında Silisyum Spin Kübitlerini Sekize Ölçeklendirdi

Avustralyalı silisyum spin kübit şirketi Diraq ile Belçikalı araştırma merkezi imec, standart bir 300 mm CMOS fabrikasyon hattında üretilen sekiz kübitlik bir silisyum spin kübit dizisinin ilk başarılı çalışmasını duyurdu. Dizi boyutu bir yıldan kısa sürede dört kat artarken koherans veya kontrol doğruluğunda ölçülebilir bir kayıp yaşanmadı. Sonuçlar, 9 Temmuz'da Nature Communications'ta “Eight-Qubit Operation of a 300 mm SiMOS Foundry-Fabricated Device” başlığıyla yayımlandı.

300 mm CMOS kuantum için neden önemli

Günümüzde çoğu kuantum bilişim donanımı, özel tesislerde elle üretiliyor. Diraq'ın iddiası ise silisyum spin kübitlerinin, halihazırda yılda milyarlarca klasik çip üreten endüstriyel altyapıyı kullanabileceği yönünde. Bu, süperiletken veya tuzaklanmış iyon makinelerinin çoğunda kullanılan ısmarlama fabrikasyon yerine, modern CPU'ları ucuz hale getiren aynı 300 mm wafer'lar, aynı litografi araçları ve aynı verim ekonomisi anlamına geliyor. Cihazı 300 mm SiMOS pilot hattında üreten imec, bugün bu endüstriyel süreci kübit düzeyinde hassasiyetle sunabilen dünyadaki muhtemelen tek araştırma merkezi.

Belçika, Leuven'deki imec 300 mm CMOS pilot hattı

Yeni bir makine olmadan ölçekleme

Makale, Diraq'ın dört kübit çiftinden oluşan sekiz kübitlik cihazının, silisyum spin kübitleri için teknolojinin sınırlarındaki tek kübit koherans süreleriyle ayarlanıp tek tek adreslenebildiğini gösteriyor. En kritik nokta, okuma mimarisinin iki kübitten sekize ölçeklenirken sensör sayısında, kablolama yoğunluğunda veya termal yükte büyük bir sıçrama gerektirmemesi. Kurucu ve CEO Andrew Dzurak, “Dokuz ay önce dünyaya silisyum kübitlerimizin imec'in 300 mm CMOS hattında güvenilir şekilde üretilebildiğini gösterdik. Bugün ise tamamen aynı süreci kullanarak dizinin boyutunu, koheranstan hiçbir ödün vermeden ölçeklendirdik. Fayda ölçeğine ulaşmak için ihtiyacımız olan tempo tam olarak bu,” dedi.

2029 ve 2031 yol haritası

Diraq, bir sonraki kilometre taşının yüzlerce kübitlik bir cihaz olduğunu, ardından 2029'a kadar binlerce ve 2031'e kadar bir milyondan fazla kübit hedeflediğini açıklıyor — bu son eşik, genellikle hataya dayanıklı ve ticari olarak kullanışlı kuantum bilişimle ilişkilendiriliyor. Temeldeki süreç CMOS olduğu için, fayda ölçeğindeki bu makinenin fiziksel ayak izinin bugünkü sekiz kübitlik cihazla karşılaştırılabilir kalması ve yeni bir fab sınıfı gerektirmek yerine geleneksel bir veri merkezine sığacak kadar küçük olması öngörülüyor. Bu, nötr atom mimarilerinden veya kuantum-yapay zeka veri merkezlerinde çalışan süperiletken sistemlerden çok farklı bir ölçekleme hikayesi.

Henüz çözmediği sorunlar

Sekiz kübit, herhangi bir uygulama standardına göre hâlâ çok küçük ve Diraq, platform üzerinde henüz tam mantıksal kübit ölçeğinde bir hata düzeltme kodu göstermedi. Makalenin önemi uygulamalarda değil, üretilebilirlikte yatıyor: sürecin tekrarlanabilir olduğunu ve ölçeklemenin, daha küçük birim hücrenin halihazırda başardıklarını bozmadığını gösteriyor. Bir sonraki kamuya açık sınav, Diraq'ın açıkladığı yüzlerce kübit hedefine aynı imec hattında, yeni bir fizik gerektirmeden ulaşıp ulaşamayacağı olacak — yarı iletken endüstrisinin her zaman izlediği kalıp da bu.

Nature Communications, The Quantum Insider, Quantum Computing Report ve imec kaynaklarından derlenen haberlere dayanmaktadır.

Category: Machine Learning

Tags: Partnership Quantum Computing Semiconductors AI Infrastructure Photonics

Related Articles

Frequently Asked Questions

Why does building qubits on a 300 mm CMOS line matter?

It means silicon spin qubits can use the same industrial infrastructure — 300 mm wafers, lithography tools and yield economics — that produces billions of classical chips per year, instead of the bespoke fabrication used for many superconducting or trapped-ion machines. imec's SiMOS pilot line is arguably the only facility offering this industrial process at qubit-grade precision today.

Did scaling from two to eight qubits degrade performance?

No. The eight-qubit device, arranged as four pairs of qubits, was tuned and individually addressed with single-qubit coherence times at the upper end of the state of the art for silicon spin qubits, and the readout architecture avoided big jumps in sensor count, wiring or thermal load.

What is Diraq's roadmap to useful quantum computing?

The next milestone is a device with hundreds of qubits, followed by thousands by 2029 and more than one million by 2031, the threshold typically associated with fault-tolerant, commercially useful quantum computing. Because the process is CMOS, the utility-scale machine is projected to fit inside a conventional data center.

What has Diraq not yet demonstrated?

Diraq has not yet demonstrated a full logical-qubit-scale error-correction code on the platform, and eight qubits remains tiny by application standards. The paper's significance is proving the process is reproducible and that scaling does not degrade performance.