Consentire il Passaggio dalla Ricerca alla Produzione in Volume di Chip per l'Informatica Quantistica
Le particelle vantano una serie di preziose proprietà derivanti dalla loro natura quantistica. Il magnetismo e la polarizzazione della luce sono due esempi di espressioni su macroscala della natura quantistica della materia e dell'energia elettromagnetica. Chiaramente, anche i fotoni hanno apprezzabili proprietà quantistiche. Infatti, sono estremamente utili ai fini dell'elaborazione quantistica. Possono costituire la base per alcuni tipi di qubit, così come consentono l'interconnessione adiabatica (non generatrice di calore) delle informazioni all'interno e all'esterno del computer e tra i suoi elementi. Inoltre, in implementazioni quali il calcolo a ioni intrappolati, vengono sfruttati i fotoni per immobilizzare e raffreddare i qubit.
Con tecnologie collaudate in diverse applicazioni fotoniche e altre in arrivo, PI sostiene l'ulteriore sviluppo della fotonica quantistica e promuove così la transizione dalla ricerca alla produzione in serie.
Analisi dei Difetti del Nitrogen-Vacancy Center (NV)
Risulta di particolare interesse, l'emissione fotonica di difetti puntiformi su scala atomica nei cristalli di diamante. Ad esempio, quando un sito di carbonio contiene un componente di azoto (un difetto del centro di azoto-lacuna) e viene illuminato con un laser stimolante, questi difetti possono generare flussi di fotoni completamente casuali, senza storia o relazione tra un fotone emesso e l'altro. Questa è una qualità inestimabile per il lavoro quantistico. I centri NV possono essere manipolati anche in altri modi per alterare il loro comportamento in modo efficace.
Per individuare e caratterizzare questi emettitori di singoli fotoni su scala atomica, i ricercatori della Purdue University e ora dell'Università dell'Illinois hanno ideato una stazione di lavoro intelligente con la partecipazione di PI. Questa stazione di lavoro è basata su un microscopio invertito; per il campione di diamante viene utilizzato uno stage di nanoposizionamento P-561 di PI. Lo stage è gestito da un controller E-712 di PI con funzionalità di scansione e allineamento fotonico integrate nel firmware. Il campione viene scansionato mediante una veloce scansione dell'area a frequenza singola che riduce al minimo le vibrazioni, mentre un contatore di fotoni esterno rileva gli emettitori. Il data recorder integrato del controllore registra le informazioni del contatore di fotoni (presentate sotto forma di tensione rappresentante i conteggi di fotoni per millisecondo) e le memorizza in una tabella insieme alla posizione di ciascun punto dati. La mappa fine risultante mostra la posizione dei centri NV. Cliccando su un interessante emettitore sullo schermo, è possibile avvicinarlo e analizzarlo ulteriormente. Qui entra in gioco un'altra funzione del firmware del controllore PI E 712: la ricerca del gradiente. In questo modo è possibile analizzare il tracking dell'emettitore. È possibile compensare le variazioni di posizione, dovute ad esempio a disturbi o fluttuazioni di temperatura.
L'intera stazione di lavoro può essere gestita da un programma esterno scritto praticamente in qualsiasi linguaggio, come Python o MATLAB. Questo può "premere i pulsanti" in modo ripetitivo e leggere le informazioni dall'interfaccia grafica reattiva della workstation, consentendo un'automazione totale con estrema facilità. Il risultato è stato un'impressionante serie di articoli pubblicati, tra cui i dettagli dello sviluppo delle più brillanti sorgenti a fotone singolo fino ad oggi utilizzate con questa tecnologia.
Scansione dei Wafer
La combinazione di tecnologie di silicon photonics e tecnologie quantistiche è molto affascinante. Ciò può significare che l'infrastruttura esistente per la produzione di semiconduttori potrebbe essere sfruttata per la produzione in grandi volumi di chip con elementi basati sulla tecnologia quantistica.
Questo, ovviamente, dipende dalla raffinatezza della costruzione e dalle prestazioni delle attrezzature utilizzate in fabbrica. Questo richiede una verifica rigorosa dei progetti, dai primi prototipi dei chip fino alla produzione finale. Di fatto, l'intervallo tra queste due fasi di test può richiedere anni. In ogni caso, quando un prodotto raggiunge questa fase, significa che la produzione è vicina!
I test elettrici e fotonici più importanti iniziano a partire dal wafer. Questi aspetti sono indubbiamente utili in fase di progettazione e sviluppo, ma sono decisamente critici per l'economia di produzione una volta che il progetto ha raggiunto la fase di realizzazione in serie. Dal momento che la maggior parte del costo di un singolo chip è rappresentato dal packaging, consentire a un chip difettoso di procedere fino alla fase di confezionamento è un errore che costa caro.
I probe per wafer sono comuni, ma quelli in grado di eseguire test fotonici ad alta produttività sono un'élite del settore, disponibili solo tra pochissimi produttori qualificati. Il pionieristico produttore di wafer fotonici FormFactor ha ottimizzato i suoi probe fotonici veloci per il test di chip per il calcolo quantistico.
La notizia che i wafer per il calcolo quantistico erano già in fase di test su wafer ha colto di sorpresa molti osservatori del settore. Ciò significa che il cammino verso la produzione in serie è più definito... e più breve.
Hai domande sulle nostre soluzioni? I nostri specialisti sono felici di aiutarvi!
Contattaci oggi stesso!