Diamond kvanttehnoloogia liigub uue teekonna poole

Hiljuti hakkas Quantum Brilliance oma toatemperatuuril kvantarvutussüsteemi pakkuma Fraunhoferi IAF -i ja Oak Ridge'i riikliku laborisse Ameerika Ühendriikides, tähistades teemant kvanttehnoloogia pöördepunkti inseneri praktilisuse suunas. Ettevõte kasutab kvantbittidena lämmastikku (NV) keskusi ja saavutab skaneeriva sondi tehnoloogia abil teemandi alam nanomeetri taseme defekti lokaliseerimise, viies üle ülemineku prototüübi kontrollimisest esimese põlvkonna turustamisele. Samal ajal on ta algatanud ka koostöö Euroopa mikroelektroonikakeskusega IMEC-ga, et uurida teemandi integreerimist CMOS-i ühilduvatesse vahvlite tasemete protsessidesse, püüdes juhtida kiibil asuvate kvantprotsessorite (QPU-de) ehitamist.

Globaalse kvantarvutuse ja arenenud sensoride tehnoloogiaga sisenevad inseneri ümberkujundamise etappi, kasutavad ettevõtted ja uurimisasutused üha enam teemantmaterjale kvantkiipide ja ülitäpse andurite ehitamiseks tänu nende võimele toetada kvantseisundi kontrolli normaalses temperatuuri- ja rõhutingimustes. Erinevalt laboratoorsetest tulemustest, mis keskenduvad ainult põhimõttelisele kontrollimisele, on rühm ettevõtteid jõudnud süsteemi kohaletoimetamise etappidele, seadmete väikesemahulisele testimisele ja standardse vahvliprotsessiliini tutvustamisele, moodustades praktiliste rakendusstsenaariumidega tööstusliku prototüübi.

Quantum Brilliance on praegu üks globaalse Diamond Quantum Chip Fieldi kõige rohkem insenereeritumaid ettevõtteid. Ettevõte kasutab kvantbittide konstrueerimiseks lämmastikku ja on tarninud oma esimese kvantarvutussüsteemi Fraunhofer IAF-i Saksamaal 2024. aastal ja ta tarnib 2025. aastal USA-s Oak Ridge'i riikliku laborisse kolm standardsüsteemi. Need süsteemid põhinevad standardsel 19-tollisel racum-pakendil, mis on integreeritud Kvant Bridel's Software-Talking Talking Talking Talking Talk. Kvant klassikalised arvutusmudelid suure jõudlusega molekulaarse modelleerimise, AI algoritmi kiirenduse ja muude stsenaariumi testimiseks. Samuti teeb ettevõte koostööd Austraalia kaitseministeeriumiga, et testida Diamond Quantum Chips jõudlust Edge AI järelduste ja lokaliseerimismoodulite jaoks mobiilsetes taktikalistes terminalides.

 

Fraunhofer IAF on üks Quantum Brilliance Partnereid ja Diamond Quntm Sensing inseneride rakendamise edasiviiv jõud Saksamaal. Ettevõte viis läbi DE Brill projekti põhiosa - luues NV -defektstruktuurid, mille alam nanomeetri täpsus teemantkristallides läbi skaneeriva sondsüsteemi kaudu. Lisaks tehnoloogilistele uuringutele ja arendustegevusele on Fraunhofer IAF käivitanud ka Saksamaa kaitseministeeriumi toel Diamond Quantum andurite sõidukite testimisprojekti, mis on kasutusele võetud stsenaariumides nagu maa navigeerimine, allveelaevade suhtumise mõõtmine ja elektromagnetiline anomaalia tuvastamine. 2 0 24-s andis Fraunhofer ametlikult välja QB-QDK 2.0 platvormi, mis ühendab oma teemant kvanttöötlemisüksuse NVIDIA GPU ja CPU-ga, et moodustada hübriidne arvutisõlm, toetades kolmanda osapoole arendusmeeskondi kvantvõrku ja multimodaalse sensoorse algse testimise läbiviimiseks.

 

IMEC on suurim pooljuhtide uurimiskeskus Euroopas ja teeb koostööd Quantum Brilliance'iga, et lisada teemantmaterjalid 12 -tollise fotoonilise vahvli tehase standardsesse voolu. Mõlema osapoole vahelise kokkuleppe kohaselt on eesmärk luua Diamondiga kohandatud põhiprotsessiliin 12 kuu jooksul, sealhulgas mustrit, fotolitograafiat, ioonide implanteerimist ja testimismooduleid. Kui CMOS -protsessis on kokkusobimatuid linke, aitab IMEC neid Hispaanias Malagas asuvasse vastvalminud footonitehasesse protsesside kohandamiseks üle kanda. Seda käiku peetakse oluliseks sümboliks teemantkiipide arengust "eksperimentaalsest seadmest" kuni "standardprotsessisõlmedeni".

 

Oak Ridge'i riiklik laboratoorium (ORNL) on USA valitsuse peamine juurutamisüksus Diamond Quantum System testimisel. Labor on sõlminud hankekokkuleppe ja saab 2025. aastaks kolm kvant-särasüsteemide komplekti suure läbilaskevõimega paralleelseks arvutamiseks, kvantsüsteemi ühendamiseks ja keemilise simulatsiooni katse platvormi ehitamiseks. ORNL edendab ka siseuuringuprojekte, et uurida Diamond QPU -de manustamist oma olemasolevatesse GPU arvutusmassiividesse ja võrrelda algoritmi tõhususe, energiatarbimise ja mooduli suuruse praktilisi erinevusi. Samal ajal on USA energeetikaministeeriumi rahastatud kvantsüsteemide kiirendusprojekt hõlmanud ka teemantkvantsensoreid käsitlevaid uuringuid, keskendudes kvantmagnetiliste detektorite väljatöötamisele kõrge kiirguskeskkonnas.

Jaapanis on Diamond Chip ja Quantum Sensing Projects astunud mitme osakonna koostöö ja edutamise etappi. Sumitomo Electric on üks väheseid ettevõtteid maailmas, kes on võimeline tootma elektroonilise kvaliteediga üksikkristallide teemanti. Selle Kobe tehas on võimeline masstormiliselt tootma elektroonilise kvaliteediga teemantkiipe, mille soojusjuhtivus ületab 2000W\/m · K. Lisaks elektrienergia pooljuhtide klientide varustamisele toimib see ka NV -seadmete substraadina ja toetab mitut Jaapani valitsuse rahastatud kvant -uurimisprojekti. Aastal 2023 teevad AIST ja Sumitomo Electric koostööd, et edendada kõrge tundlikkusega magnetresonantsetektorit, mis põhinevad NV-keskustel mikromagnetiliste signaalide tuvastamiseks bioloogilistes kudedes. See süsteem on nüüd lõpetanud väikese prototüübi ehituse laboris ja siseneb biosenseerimise rakenduse stsenaariumide kontrollimisetappi.

 

Ameerika Ühendriikides viivad lisaks ORNL -ile ka Akhani pooljuhid ja HRL laborid ka füüsilist teemantkiibi arengut. Akhan tegeleb Diamond Electronici seadmete ärilise arendamisega ja ehitab Diamondil põhinevaid integreeritud kvantfoonilisi kiipe, eesmärgiga kasutada neid taktikalistes sidesüsteemides ja sõjalistes täppisseandurites. HRL keskendub rohkem Diamond QPU pakenditehnika ja optoelektroonilise kontrolli liidese arendamisele. Selle meeskond on avalikustanud 2024. aasta sisearuandes, et on lõpetanud 16-qubiti NV massiivi kiibi kogu optilise juhtimispakendi testimise.

Hiinas pole Diamond Quantum Chip väli veel moodustanud täielikku tööstusahelat, kuid mõned teadusasutused on teinud selged edusammud. Hiina Teaduste Akadeemia füüsikainstituut on teinud NV -keskuse kvantkoherentse regulatsiooni eksperimendi juba 2019. aastal ja edendab praegu mitme bitti massiivi stabiilsusuuringuid, mis põhinevad "astmelisel teemandi struktuuril". Aastal 2023 töötas Hiina Teaduste Akadeemia ja Zhijiangi labori Shanghai tehnoloogiainstituut ja Zhijiangi laboratoorium ühiselt välja "kvant mitme välja tuvastamise kiibi", mis saavutas 100 -bitise NV -sensoride massiivi struktuuri ja lõpetas esimese võrdleva testimise vooru nõrkade magnetiliste signaalide tuvastamise stsenaariumide korral. Kiip on endiselt eksperimentaalses prototüübi etapis, kuid projektimeeskond on algatanud tarkvara ja riistvara CO valideerimise kodumaiste laseri ja FPGA kontrolleri tootjatega.

 

Riiklik Kaitsetehnoloogia edendab ka teemandipõhise magnetvälja mõõtmissüsteemi inseneriprojekti ja on lõpetanud kaasaskantava magnetvoo tuvastamise mooduli üldise testimise. Aastal 2024 rakendati süsteemi sõjaväe tööstuspargi keerulises elektromagnetilises keskkonnas signaalimise jälgimise ülesannete signaalimiseks koos andmete täpsusega 3-5 korda paremini kui traditsioonilised saali andurid. On ka teateid, et Nanjingi minimaalselt invasiivne uurimisinstituut teeb koostööd Diamond Tootermajuhtimismaterjali tootja Tianke HEDA-ga, et töötada välja standardsed kiibide sensoristruktuurid oma kõrge puhtusastmega CVD Diamond platvormil, eesmärgiga pakkuda kodumaist materjali vundamenti kvantianduritele kaubandusliku potentsiaaliga.

 

Diamond on kvantteabe kandjate, kiibikirjundite ja sensoriplatvormide multifunktsionaalne materjal, mis on näidanud potentsiaali insenerirakenduste jaoks mitmes valdkonnas. Järgmine võistluse etapp ei pruugi enam puudutada "kes oskab teostatavust tõestada", vaid "kes suudab stabiilselt, partiides ja lahutamatult kasutada"