Консорциум чипов ЕС запускает пилотную линию по квантовым чипам стоимостью 50 миллионов евро

Репортаж от Wedoany，Консорциум чипов ЕС (Chips Joint Undertaking, Chips JU) запускает проект Q-PLANET (пилотная линия стабильности квантовых чипов) стоимостью 50 миллионов евро (около 57,2 миллиона долларов США), направленный на создание промышленных компонентов для платформ нейтральных атомов в квантовых вычислениях, сенсорике и связи. Проект координируется разработчиком оборудования Pasqal и объединяет 28 исследовательских технологических организаций (RTO), академических групп и промышленных партнеров из 11 стран-членов ЕС, формируя общеевропейскую производственную основу.

Проект основан на шестилетнем рамочном соглашении о сотрудничестве и направлен на решение проблем масштабируемости современных квантовых процессоров путем создания стандартизированных и воспроизводимых процессов проектирования и сборки полупроводников. Переход нейтрально-атомного квантового оборудования от индивидуальной лабораторной сборки к серийному производству сдерживается отсутствием стандартизированных контуров управления производством и базовых линий системной калибровки. Задача Q-PLANET — устранить этот операционный разрыв путем проектирования, изготовления и проверки аппаратных подсистем на основе чипов.

На первом этапе, продолжительностью три года, альянс оптимизирует три основные категории продуктов. В области лазерных систем на чипе будут изготовлены интегрированные лазерные источники и усилители, работающие на четырех ключевых длинах волн: 461 нм, 698 нм, 795 нм и 1013 нм. Эти длины волн необходимы для управления ловушками, охлаждения и считывания состояний нейтральных атомных кубитов (например, стронция и иттербия). В области передовых атомных чипов будут спроектированы микрообработанные планарные чипы для удержания атомов, что позволит снизить площадь и энергопотребление масштабируемых квантовых процессорных устройств (QPU). В области микрообработанных паровых камер будут разработаны миниатюрные чип-уровневые газовые камеры с внутренними электродами и антирелаксационными покрытиями для поддержки атомных часов, квантовой памяти и датчиков электромагнитного поля на основе ридберговских состояний.

Для снижения барьеров входа на рынок для стартапов и малых и средних предприятий Q-PLANET формализует эти процессы микрообработки в виде открытых стандартизированных наборов для проектирования процессов (PDK) и наборов для проектирования сборки (ADK). Эти наборы предоставляют инженерам-аппаратчикам предварительно проверенные компоновки компонентов и автоматизированные руководства по сборке, отделяя проектирование оборудования от индивидуальных работ в чистых помещениях. Альянс распределяет обязанности по полупроводниковому производству, интеграции программного обеспечения и упаковке по специализированным центрам. В области фабрик нитрида кремния (SiN) Технический университет Дании (Technical University of Denmark, DTU) использует свою инфраструктуру чистых помещений в качестве фабрики пассивных оптических компонентов для диапазонов 461 нм и 795 нм; Технологический исследовательский центр VTT Финляндии (VTT Technical Research Centre of Finland) управляет линией производства и тестирования устройств SiN на 1013 нм, а также возглавляет пакет работ по активному оптоволоконному выводу и упаковке «чип-к-волокну». В области фабрик III-V полупроводников TopGaN и Институт физики высоких давлений Польской академии наук (Institute of High Pressure Physics of the Polish Academy of Sciences, Unipress) управляют проектированием, характеризацией на уровне пластин и обработкой излучателей на основе нитрида галлия для синей лазерной линии 461 нм; III-V Lab предоставляет параллельную поддержку проектирования и производства для архитектур на 795 нм и 1013 нм. В области промежуточного программного обеспечения управления и API компания iQrypto строит стандартизированный Linux API и общий уровень промежуточного программного обеспечения на своем стеке, предоставляя пользователям единый программный интерфейс для управления высокоскоростными электронными модуляторами и контроллерами импульсов на базе FPGA квантовых компонентов. В области метрологической верификации Национальный институт метрологических исследований Италии (Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica, INRiM) отвечает за тесты на шум и ширину линии для всех четырех целевых длин волн, используя узкие оптические фильтры и метрологические часы для сертификации границ производительности физических кубитов.

Интегрированные компоненты будут подвергнуты системной верификации на активных тестовых платформах, включая коммерческий нейтрально-атомный QPU от Pasqal, демонстрационную платформу QRydDemo от Университета Штутгарта (University of Stuttgart) и узел квантовой памяти от Welinq. Оценивая показатели энергопотребления и архитектурную производительность, проект нацелен на повышение уровня технологической готовности целевого оборудования с 4 (TRL 4) до промышленно верифицированного TRL 6.