Кто делает кубиты сверхпроводящими?

10 марта 2021 года

Из материала статьи «Кто делает кубиты сверхпроводящими?» портала "Научная Россия"

Чистая комната будущего

В сером коридоре учебно-лабораторного комплекса МГТУ имени Баумана есть множество дверей. Одна из них – это портал в технологичное будущее – центр, где наши героини создают сверхпроводящие кубиты. Они станут основой для будущего квантового компьютера. Попасть в эти чистые комнаты не так просто. Для этого нам пришлось облачиться в защитные костюмы, маски и оставить все свои вещи за пределами помещений. Чистые комнаты – привычное место работы для Анастасии и Елизаветы.

«Здесь мы проводим от нескольких часов до целого дня. Когда горят сроки и нужно изготовить образец, то ты можешь зайти с утра и выйти вечером. Процессы не ждут», – говорит Анастасия, – тяжело не столько в костюме, сколько в маске. Сейчас, конечно, все знают, каково это – ходить в маске. Пару часов в ней – некомфортно, хочется выйти попить кофе или воды. Но ко всему привыкаешь», – говорит Анастасия.

В чистых комнатах все строго – фильтрация воздуха, особая температура и влажность. И никаких загрязнений. «Никаких причесок, никакого макияжа. Про тушь для ресниц мы вообще забыли, потому что любые частички косметики могут стать дефектом, который нарушит работу чипа», – добавляет Анастасия.

Настя микроскоп.jpeg

Чип квантового процессора проходит сложный путь: от входной очистки кремниевой заготовки (пластины диаметром 100мм) до изготовления микроволновых резонаторов, джозефсоновских переходов, других элементов схемы и их измерений при температуре, близкой к абсолютному нулю по Кельвину (в космосе теплее!).

Джозефсоновский переход – это база для создания квантового компьютера. Если представить весь чип квантового процессора размером с Россию, то джозефсоновский переход на нем – это Москва-река. В НОЦ ФМН исследованием и разработкой джозефсоновских переходов занимается Пищимова Анастасия. Результаты ее группы по отдельным параметрам превосходят лучшие мировые аналоги.

Чтобы сверхпроводниковые кубиты могли работать как задумано, необходимо собрать измерительную схему, охладить и запустить измерительные алгоритмы. Это огромный пласт работы, не менее важный, чем собственно изготовление элементной базы. Активный участник этого процесса – Елизавета Малеванная.

«Охлаждение кубитов происходит в специальном холодильнике – криостате растворения. Он позволяет достичь температуры, близкой к абсолютному нулю – ниже 0,01 градуса от абсолютного нуля (-273,16ºС). В таких условиях металл чипа квантового процессора, в нашем случае алюминий, переходит в состояние сверхпроводимости, когда ток течет без сопротивления. При таком глубоком охлаждении тепловые шумы пропадают и квантовые устройства начинают работать должным образом. Помимо этого, «начинка» криостата позволяет защитить чипы от электромагнитного излучения и других внешних воздействий, которые сокращают время жизни кубитов», – рассказывает Елизавета.

Лиза 2.jpeg

Женское это дело

«Наш центр – это пример того, что технические профессии сегодня доступны каждому, главное, чтобы человек осознавал и любил то, чем он занимается, – отмечает Елизавета, – Участие в сложнейшем квантовом проекте мотивирует меня изучать научные статьи, вести расчеты и моделирование, облачаться в костюм и проводить эксперименты в нашей Чистой».

Материал полностью можно прочитать, перейдя по ссылке

Все новости