טכנולוגיית הקוונטים של יהלום עוברת לעבר מסע חדש

לאחרונה, הברקות קוונטיות החלה להעביר את מערכת המחשוב הקוונטית בטמפרטורת החדר שלה ל- Fraunhofer IAF ו- Oak Ridge Laboratory בארצות הברית, וסימנה נקודת מפנה לטכנולוגיית הקוונטים היהלומים לקראת מעשיות הנדסית. החברה משתמשת במרכזי חנקן פנוי (NV) כקטעים קוונטיים ומשיגה לוקליזציה של פגם ברמת תת -ננומטר ביהלום באמצעות סריקת טכנולוגיית בדיקות, ומשלימה את המעבר מאימות אב -טיפוס למסחור מהדור הראשון. יחד עם זאת, היא גם יזמה שיתוף פעולה עם מרכז המיקרו-אלקטרוניקה האירופי IMEC כדי לחקור את שילוב יהלום בתהליכי רמת רקיק תואמים של CMOS, בניסיון להניע את בניית המעבדים הקוונטיים על השבב (QPUs).

עם מחשוב הקוונטים הגלובלי וטכנולוגיית החישה המתקדמת הנכנסת לשלב הטרנספורמציה ההנדסי, חומרי יהלום משמשים יותר ויותר על ידי ארגונים ומוסדות מחקר לבניית שבבי קוונטים וחיישני דיוק גבוהים בגלל יכולתם לתמוך בבקרת מצב קוונטי בתנאי טמפרטורה ולחץ רגילים. בניגוד לתוצאות מעבדה המתמקדות רק באימות עקרוני, קבוצת ארגונים התקדם לשלבי אספקת המערכת, ציוד בדיקות בקנה מידה קטן ומבוא שורות תהליכי רקיק סטנדרטיים, ויצרו אב-טיפוס תעשייתי עם תרחישים יישומים מעשיים.

הברקות קוונטיות היא כיום אחת החברות המהונדסות ביותר בשדה השבבים הקוונטיים של Diamond Diamond. החברה משתמשת במבני פנוי חנקן כדי לבנות קטעים קוונטיים והעבירה את מערכת המחשוב הקוונטית הראשונה שלה ל- Fraunhofer Iaf בגרמניה בשנת 2024, ותספק שלוש מערכות סטנדרטיות לאוק רידג 'מעבדה ארצית בארצות הברית בשנת 2025. מערכות אלה מבוססות על אריזות סטנדרטיות של Rackud-kintum, דגמי מחשוב קלאסיים קוונטיים למודלים מולקולריים בעלי ביצועים גבוהים, תאוצה של אלגוריתם AI ובדיקת תרחישים אחרים. החברה משתפת פעולה גם עם משרד ההגנה האוסטרלי כדי לבדוק את הביצועים של שבבי קוונטום יהלומים למודולי הסקה של AI AI ו- Localization בטרמינלים טקטיים ניידים.

 

IAF של Fraunhofer הוא אחד משותפי הברק הקוונטי והכוח המניע מאחורי היישום ההנדסי של חישה קוונטית של יהלום בגרמניה. החברה קיבלה את חלק הליבה של פרויקט דה בריל - יצירת מבני פגמים ב- NV עם דיוק תת -ננומטר בקריסטלי יהלומים באמצעות מערכת בדיקות סריקה. בנוסף למחקר ופיתוח טכנולוגי, חיל -האוויר Fraunhofer השיקה גם פרויקט בדיקת רכב לחיישני קוונטום יהלומים עם תמיכת משרד ההגנה הגרמני, הפרוס בתרחישים כמו ניווט קרקעות, מדידת גישה לצוללת וגילוי אנומליה אלקטרומגנטית. ב- 2 0 24, Fraunhofer שיחררה רשמית את פלטפורמת QB-QDK 2.0, המשלבת את יחידת העיבוד הקוונטית של היהלום שלה עם NVIDIA GPU ו- CPU ליצירת צומת מחשוב היברידי, ותומכת בצוותי פיתוח של צד שלישי כדי לבצע בדיקות רגישות עצביות ברשת ועצבים.

 

IMEC הוא מרכז המחקר הגדול ביותר במוליכים למחצה באירופה ומשתף פעולה עם הברקות קוונטיות כדי לשלב חומרי יהלום בזרימת התהליך הסטנדרטית של מפעל רקיק פוטוני בגודל 12 אינץ '. על פי ההסכם בין שני הצדדים, המטרה היא להקים קו תהליכים בסיסי המותאם ליהלום תוך 12 חודשים, כולל דפוסים, פוטוליטוגרפיה, השתלת יונים ומודולי בדיקה. אם ישנם קישורים לא תואמים בתהליך ה- CMOS, IMEC תסייע בהעברתם למפעל הפוטוניקס החדש שנבנה במלאגה, ספרד להתאמה אישית של תהליכים. מהלך זה נתפס כסמל חשוב להתפתחות שבבי יהלום מ"ציוד ניסיוני "ל"צמתי תהליכים סטנדרטיים".

 

המעבדה הלאומית לאוק רידג '(ORNL) היא יחידת פריסה מרכזית של ממשלת ארה"ב בבדיקת מערכת קוונטית יהלומית. המעבדה חתמה על הסכם רכש ותקבל שלוש קבוצות של מערכות הברקות קוונטיות עד שנת 2025 לצורך מחשוב מקביל תפוקה גבוהה, חיבור מערכת קוונטית ובניית פלטפורמת ניסוי סימולציה כימית. ORNL מקדמת גם פרויקטים של מחקר פנימי כדי לחקור את הטמעת QPUs של יהלום במערכי המחשוב הקיימים של GPU ולהשוות בין ההבדלים המעשיים ביעילות האלגוריתם, צריכת החשמל וגודל המודול של מערכות מוליך -על. במקביל, פרויקט מאיץ מערכות הקוונטים הממומן על ידי משרד האנרגיה האמריקני כלל גם מחקר על חיישני קוונטים יהלומים, תוך התמקדות בפיתוח גלאים מגנטיים קוונטיים בסביבות קרינה גבוהה.

ביפן פרויקטים של שבב היהלומים ופרויקטים של חישה קוונטית נכנסו לשלב של שיתוף פעולה וקידום רב -מחלקתי. Sumitomo Electric היא אחת החברות הבודדות בעולם עם היכולת לייצר מסה של יהלום קריסטל בודד בכיתה אלקטרונית. מפעל Kobe שלה מסוגל לייצר שבבי יהלום בדרגה אלקטרונית עם מוליכות תרמית העולה על 2000W/M · K. בנוסף לאספקת לקוחות מוליכים למחצה של כוח, היא משמשת גם כמצע למכשירי NV ותומך במספר פרויקטים של מחקרים קוונטיים ממומנים על ידי ממשלה יפנית. בשנת 2023 ישתפו פעולה AIST ו- Sumitomo Electric כדי לקדם גלאי תהודה מגנטית רגישות גבוהה על בסיס מרכזי NV לגילוי אותות מגנטיים מיקרו ברקמות ביולוגיות. מערכת זו השלימה כעת את הקמת אב -טיפוס קטן במעבדה ונכנסת לשלב האימות של תרחישי יישום ביו -סנס.

 

בארצות הברית, בנוסף ל- ORNL, מעבדות מוליכים למחצה של אקהן ומעבדות HRL מבצעות גם את התפתחות שבבי היהלומים הפיזיים. אחן עוסק בפיתוח מסחרי של מכשירים אלקטרוניים יהלומים ובונה שבבים פוטוניים קוונטיים משולבים המבוססים על יהלום, במטרה להשתמש בהם במערכות תקשורת טקטיות וחיישני דיוק צבאיים. HRL מתמקד יותר בממשק הנדסת האריזה ובממשק הבקרה האופטואלקטרוני של QPU יהלום. הצוות שלה חשף בדו"ח פנימי בשנת 2024 כי הוא השלים את בדיקות אריזת הבקרה הכל-אופטית עבור שבב מערך NV 16 QuBit.

בסין, שדה השבבים הקוונטיים של היהלום טרם הקים רשת תעשייתית שלמה, אך כמה מוסדות מחקר התקדמו ברורה. המכון לפיזיקה של האקדמיה הסינית למדעים ביצע את הניסוי הקוהרנטי הקוהרנטי של מרכז NV כבר בשנת 2019, וכיום הוא מקדם את מחקר היציבות של מערך הרב -סיביות המבוסס על "מבנה היהלום המדרג". בשנת 2023, המכון לשנגחאי לטכנולוגיה ופיזיקה של האקדמיה הסינית למדעים ומעבדת ז'יג'יאנג פיתחה במשותף "שבב זיהוי שדה רב -קוונטי", שהשיג מבנה מגוון של 100 סיביות של NV, וסיים את הסיבוב הראשון של בדיקות השוואתיות בתרחישים של איתות מגנטי חלש. השבב עדיין נמצא בשלב האב -טיפוס הניסיוני, אך צוות הפרויקט יזם אימות שיתוף תוכנה וחומרה עם יצרני בקר לייזר מקומי ו- FPGA.

 

הטכנולוגיה הלאומית לאוניברסיטת ההגנה מקדמת גם את פרויקט ההנדסה של מערכת מדידת שדה מגנטי מבוסס יהלומים, וסיימה את הבדיקה הכוללת של מודול גילוי שטף מגנטי נייד. בשנת 2024 הוחלה המערכת על אותות של משימות ניטור מגן בסביבה אלקטרומגנטית מורכבת של פארק תעשייה צבאי, עם דיוק נתונים 3-5 פעמים טובות יותר מחיישני אולם מסורתיים. ישנם גם דיווחים כי מכון המחקר הפולשני הזעיר של נאנג'ינג משתף פעולה עם יצרנית חומרי הניהול התרמית של יהלום טיאנקה הדא כדי לפתח מבני חישה סטנדרטיים על השבבים על פלטפורמת היהלומים CVD לטוניון גבוה, במטרה לספק בסיס חומר מקומי עם פוטנציאל מסחרי לחיישני קוונטים.

 

Diamond, כחומר רב -פונקציונלי עבור נושאי מידע קוונטי, חומרי אריזת שבבים ופלטפורמות חישה, הראה פוטנציאל ליישומים הנדסיים בשדות מרובים. השלב הבא של התחרות אולי כבר לא קשור ל'מי שיכול להוכיח כדאיות ', אלא' מי יכול לפרוס ביציבות, בקבוצות ובאופן אינטגרלי '