Nghiên cứu về Silicon-28
Nhóm nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge (ORNL) và Phòng thí nghiệm quốc gia tây bắc Thái Bình Dương (PNNL) của Bộ Năng lượng Mỹ đã phát triển dây chuyền sản xuất silicon-28 với độ tinh khiết 99,9999%.
Phương pháp sản xuất
Phương pháp mới giúp sản xuất silicon và germanium siêu tinh khiết với lượng đồng vị gây nhiễu dưới một phần triệu, vượt trội hơn 100 lần so với sản phẩm thương mại hiện có. Silicon-28, đồng vị phổ biến nhất của silicon, có thể cải thiện khả năng duy trì trạng thái lượng tử của qubit, từ đó củng cố chuỗi cung ứng trong nước của Mỹ.
Tác động đến công nghệ lượng tử
Christopher Landers, Giám đốc Văn phòng nghiên cứu phát triển và sản xuất đồng vị thuộc Bộ Năng lượng Mỹ, cho biết việc đạt được độ tinh khiết đồng vị cao sẽ tạo nền tảng cho các máy tính lượng tử ổn định nhất. Các qubit, đơn vị thông tin cơ bản của máy tính lượng tử, rất nhạy cảm với nhiễu từ trường do các đồng vị gây ra, dẫn đến mất thông tin và tính toán sai lệch.
Quy trình sản xuất
Tại ORNL, các nhà khoa học sử dụng kỹ thuật Phân tách Đồng vị Điện từ (EMIS) để phân loại nguyên tử theo khối lượng. Công nghệ này cho phép tách riêng nhiều đồng vị trong một lần sản xuất, đạt hiệu suất làm giàu silicon cao. Vật liệu đã làm giàu được chuyển đến PNNL, nơi phát triển hệ thống biến đổi hóa học để tạo ra silane và germane siêu tinh khiết, sử dụng trong ngành công nghiệp bán dẫn.
Hệ thống an toàn
Hệ thống điều khiển tự động được xây dựng để giám sát điều kiện hoạt động, đảm bảo an toàn và độ tinh khiết hóa học cao trong quá trình sản xuất. Dây chuyền sản xuất mới kết hợp phương pháp làm giàu của ORNL với hệ thống của PNNL, tạo ra nguồn cung cấp vật liệu bán dẫn cho công nghệ lượng tử tương lai.
Hướng phát triển tương lai
Các nhà nghiên cứu cần chứng minh rằng vật liệu siêu tinh khiết có thể cải thiện thiết bị lượng tử thương mại. Bộ Năng lượng Mỹ sẽ tập trung vào việc đơn giản hóa sản xuất, giảm rủi ro ô nhiễm và tăng cường cung cấp vật liệu trong tương lai.
