تطوير تقنية لإنتاج السيليكون فائق النقاء

طور علماء الفيزياء من بريطانيا وأستراليا تكنولوجيا تتيح إنتاج السيليكون 28 فائق النقاء والذي لا توجد في تركيبته تقريبا أي ذرات من النظيرين الآخرين.

وهما السيليكون 29 والسيليكون 30 (بنسبة أقل من 0.0002) %). ويعتبر السيليكون 28 فائق النقاء مادة مثالية لإنشاء الكيوبتات طويلة العمر وخلايا الذاكرة الكمومية.

وأفادت الخدمة الصحفية لجامعة "ملبورن" بأن "هذه التكنولوجيا تمهد الطريق لتطوير حواسيب كمومية مصنوعة من السيليكون، وإن وضع أساليب لإنتاج السيليكون النقي للغاية يسمح لنا ببدء التجارب التي سيكون من الممكن فيها دعم التشغيل طويل الأمد لعدد كبير من الأجهزة."

وقال ديفيد جاميسون، الأستاذ بجامعة "ملبورن" الأسترالية: "إن الآلة التي تحتوي على ثلاثين خلية ذاكرة فقط سوف تحل العديد من المشكلات بشكل أسرع من جميع أجهزة الكمبيوتر العملاقة".

يذكر أن إحدى العوائق الرئيسية أمام تطوير الحواسيب الكمومية تكمن في أن زيادة عدد الكيوبتات المتفاعلة تؤدي إلى زيادة سريعة في مستوى التداخل العشوائي الذي يعطل الحالة الكمومية لخلايا الذاكرة هذه ويقلل من عمرها. ولحل هذه المشكلة، يعمل العلماء على وضع طرق لتصحيح الأخطاء وتطوير كيوبتات طويلة العمر.

وكما أشار الخبراء، فإن حل المشكلة الأخيرة في تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية المصنوعة من السيليكون يعوقه حاليا أن عمر الكيوبتات الموجودة بداخلها يعتمد إلى حد بعيد على نقاء السيليكون الذي تُصنع منه هذه الأجهزة الحاسوبية. ويرجع ذلك إلى أن ذرات السيليكون 28 لها خصائص كمومية مثالية لتشغيل الكيوبتات، في حين أن ذرات السيليكون 29 والسيليكون 30، على العكس من ذلك، يعيقان بنشاط عملها.

وقد طور علماء الفيزياء البريطانيون والأستراليون تكنولوجيا تتيح زيادة عدد ذرات السيليكون 28 بسرعة وبأقل قدر من الوقت والموارد عند نقطة عشوائية على سطح الشريحة وتقليل نسب السيليكون 29 والسيليكون 30. وللقيام بذلك، كما اكتشف العلماء، من الضروري إشعاع سطح المادة لفترة طويلة بما فيه الكفاية باستخدام شعاع من أيونات السيليكون 28 المتسارعة باستخدام مسرع الجسيمات.

وعندما تصطدم هذه الأيونات بسطح السيليكون، فإنها تطرح النظائر الثلاثة لهذا العنصر من سطحه، مما يؤدي إلى تنقية المادة تدريجيا للغالبية الساحقة من ذرات السيليكون 29 والسيليكون 30. وعلى وجه الخصوص، تمكن العلماء من الحصول بطريقة مماثلة على مجموعة من الرقائق التي تقل فيها نسبة السيليكون 29 عن نسبة 0.0002%. ومن المتوقع أن يؤدي ذلك إلى زيادة عمر الكيوبتات بمقدار أربعة أضعاف، مما سيسمح بمساعدتها بإجراء حسابات معقدة.