ABD’den kuantum çipler için yüzde 99,99 saflıkta silikon-28

ABD Enerji Bakanlığı bünyesindeki Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı ile Pacific Northwest Ulusal Laboratuvarı, kuantum bilgisayarların önündeki temel sorunlardan biri olan atomik gürültüyü azaltmaya yönelik yeni bir yerli üretim hattı geliştirdi. Araştırmacılar, doğal silikon ve germanyum içinde bulunan ve kübitlerde gürültü oluşturarak eşevresizlik adı verilen bilgi kaybına yol açan izotopları ayrıştırdı. Çalışma sonucunda, ticari alternatiflerden 100 kat daha temiz ve yüzde 99,99 izotopik saflığa sahip silikon-28 elde edildi.

GÜRÜLTÜ ÜRETEN İZOTOPLAR AYRIŞTIRILDI

Kuantum bilgisayarlar, çevredeki en küçük fiziksel dalgalanmalardan etkilenebilen kübitler üzerinden çalışıyor. Doğal silikondaki silikon-29 ve germanyumdaki germanyum-73 izotopları, taşıdıkları nükleer spin nedeniyle mikroskobik mıknatıslar gibi davranarak kübitlerin kararlılığını bozabiliyor. Geliştirilen yöntemle gürültü oluşturan bu izotopların oranı milyonda bir parçanın altına indirildi. ABD Enerji Bakanlığı İzotop Ar-Ge Ofisi Direktörü Christopher Landers, "Dünyada daha önce hiç görülmemiş izotop saflıklarına ulaşarak, dünyanın en kararlı kuantum bilgisayarlarının temelini doğrudan Amerika’da inşa ediyoruz. Bu gelişme sadece kademeli bir iyileşme değil; bir sonraki teknolojik devrimi ateşleyecek stratejik bir kıvılcımdır" dedi.

İKİ AŞAMALI ÜRETİM SÜRECİ

Üretim zincirinin ilk aşamasında Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı araştırmacıları, İkinci Dünya Savaşı döneminde kullanılan Kalutron teknolojisinin geliştirilmiş bir versiyonu olan Gelişmiş Elektromanyetik İzotop Ayırma yönteminden yararlandı. Bu yöntemle ham maddelerdeki silikon-29 ve germanyum-73 izotopları büyük ölçüde ayrıştırıldı. İkinci aşamada Pacific Northwest Ulusal Laboratuvarı araştırmacıları, zenginleştirilen malzemeleri kimyasal olarak seyreltmeden yarı iletken üretiminde kullanılabilecek ultra saf silan ve german gazlarına dönüştürdü. Otomatik kontrol sistemleriyle desteklenen Termal Difüzyon İzotopik Ayırma yöntemi sayesinde çip üretimine hazır nihai ham madde elde edildi.

YERLİ TEDARİK HATTI YENİDEN KURULDU

Proje, ABD’nin 1998 yılında Kalutron tesislerini kapatmasının ardından kaybettiği kritik izotop zenginleştirme kapasitesinin yeniden oluşturulmasını da sağladı. Kurulan üretim hattı, silikon-28 ve ultra saf germanyumun yanı sıra germanyum-70, germanyum-76 ve iterbiyum-171 gibi farklı kuantum mimarilerinde kullanılan stratejik izotopların üretimine de imkân tanıyor. Ultra saf malzemelerin endüstriyel ölçekte seri üretime geçirilmesi ve ticari yarı iletken fabrikalarına entegrasyonu için Ar-Ge çalışmaları sürüyor. Yeni üretim hattıyla ABD’nin kuantum teknolojilerinde kullanılan kritik malzemelerde tedarik güvenliğini ve yerli üretim kapasitesini artırması hedefleniyor.