В ETH Швейцарии разработан атомный сканер для создания 3D-карт электромагнитных полей чипов

Репортаж от Wedoany，Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) под руководством Тобиаса Загессера разработали сканер, способный создавать высокоточные трёхмерные карты электромагнитных полей чипов. Устройство использует одиночный ион бериллия в качестве датчика для измерения распределения электрических и магнитных полей вблизи поверхности чипа, что призвано помочь оптимизировать конструкцию и выбор материалов для прецизионных устройств, таких как квантовые чипы.

С миниатюризацией чипов, особенно с развитием квантовых технологий, проблема электромагнитных помех становится всё более острой. Квантовые чипы могут интегрировать до 2 миллионов кубитов на квадратный миллиметр, и эти квантовые состояния чрезвычайно чувствительны к собственным электромагнитным полям чипа. Исследовательская группа отмечает, что для устранения помех необходимо сначала точно измерить их источник и интенсивность.

Исследователи разработали датчик на основе миниатюрной ловушки Пеннинга (Penning trap). В то время как традиционные ионные ловушки используют осциллирующие радиочастотные электрические поля, новая ловушка использует комбинацию статического электрического и магнитного полей, что позволяет перемещать одиночный ион в трёхмерном пространстве произвольным образом. После охлаждения одиночного иона бериллия лазерным лучом до основного состояния, путём регулировки напряжения на электродах ловушки ион может перемещаться на высоте от 50 до 450 микрометров над чипом и сканировать область размером 200×200 микрометров. Ион испытывает колебания под воздействием осциллирующего электрического поля чипа, и, измеряя изменения его квантово-механического колебательного состояния с помощью лазерных импульсов, можно вычислить напряжённость поля помех.

При интервале измерения в одну секунду данный сканер способен обнаруживать электрические поля с амплитудой всего 10 нановольт на метр. Для сравнения, электромагнитное поле, создаваемое мобильным телефоном, даже на расстоянии в несколько километров в десять тысяч раз сильнее. Исследователи заявляют, что данная технология может использоваться в микроэлектронной промышленности в качестве инструмента для характеризации материалов, сканирования различных участков чипа для выявления материалов с низким уровнем шума и оптимизации процессов производства чипов.