[📪정보] 첨단 반도체 제조 공정 큐비트 제작

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첨단 반도체 제조 공정 큐비트 제작

양자 컴퓨터는 양자 물리학 상태의 집합적 속성을 활용하여 계산을 수행하는 유망한 컴퓨팅 기계다. 이러한 컴퓨터는 현재 기존 컴퓨터로 처리할 수 없는 많은 계산 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있다.

상용화에 필요한 수백만 큐비트 대규모 양자 컴퓨터를 제조하는 것은 현재 매우 어렵다. 생산 과정에 산업용 반도체 제조 공정을 사용할 수 있도록 하기 위해 양자 엔지니어는 실리콘 양자점(silicon quantum dots)을 기반으로 하는 양자 컴퓨터를 만들기 위해 노력해 왔다.

기존 양자 컴퓨터는 주로 전자빔 리소그래피 및 기존 리프트 오프 프로세스를 사용하여 제작됐다. 이 두 프로세스 모두 한 번에 제대로 작동하는 장치 몇 개만 생성하므로 생산 속도가 크게 제한된다.

최근 연구의 일환으로 네델란드 델프트공대(Delft University of Technology, TU Delft)와 인텔(Intel) 연구원들은 Intel 반도체 제조 시설에서 대안 및 첨단 공정을 사용하여 28Si/28SiO2 인터페이스에서 양자점을 성공적으로 제작했다.

네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)에 발표된 그들의 논문은 현재 제조 인프라에 의존하는 본격적인 양자 장치 구축의 가능성을 보여준다.

연구팀에 따르면 이 연구는 QuTech의 반도체 스핀 큐비트에 대한 20년 간의 탐색 연구와 Intel의 수십 년에 걸친 고급 반도체 제조 개발을 기반으로 한다. 주요 목표는 인텔의 고급 제조 시설을 사용하여 반도체 큐비트를 구현하는 것이다.

연구원의 실리콘 양자점은 전체 광학 리소그래피와 완전한 산업 공정 공정을 사용하여 Intel 시설에서 제작됐다. 포토리소그래피라고도 하는 광학 리소그래피는 감광성 재료를 사용하여 기판에 패턴을 전사하는 데 사용되는 제조 기술이다.

연구팀의 최근 작업은 기존 제조 공정을 사용하여 균일하고 안정적인 큐비트를 대규모로 제조하는 것이 가능함을 보여준다. 이렇게 만든 큐비트는 현재 반도체 제조와 관련된 고급 상호 연결 및 회로 설계 체계와 직접 호환된다. 연구팀은 이 기술을 활용할 수 있게 되면 모두 작동하는 수백만 큐비트를 생성할 가능성이 높아진다고 설명한다.

최근 연구는 향후 양자 컴퓨터 및 기타 양자 기술을 위한 대규모의 안정적인 큐비트 제조를 위한 길을 열 수 있습니다. 한편 Intel과 TUDelft 팀은 그들이 사용한 제조 공정을 더욱 최적화할 수 있는 방법을 모색할 계획이다.

Intel의 양자 장치 엔지니어인 Ravi Pillarisetty는 “우리의 연구 개발 라인을 통해 큐비트 성능과 품질을 개선하기 위해 프로세스를 수정하는 방법을 이해하기 위해 대량 실험을 실행할 수 있다”며 “또한 우리는 CMOS 인프라를 활용하여 대형 큐비트 시스템으로 확장할 수 있는 경로를 식별하고 있다”고 말했다.

[ㅇㅇㅇ(14.38)]