Silício mais puro do mundo

Eletrônica

Silício mais puro do mundo irá para computadores quânticos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/01/2015

O silício ultrapuro, brilhando no centro da câmara de deposição, foi aquecido a 1.200º C para otimizar a deposição do isótopo 28 do elemento. [Imagem: NIST]

Silício quântico

Usando uma técnica relativamente simples, pesquisadores criaram o silício mais puro já feito.

O material tem mais do que 99,9999% de pureza de silício-28 (28Si), com menos de 1 parte por milhão (ppm) do problemático isótopo silício-29 (29Si).

Várias arquiteturas propostas para os computadores quânticos requerem silício isotopicamente puro para funcionar como um substrato no qual são depositados os qubits.

Depois de chegar aos "cinco noves" (99,9998%) em 2013, e aos "seis noves" no início de 2014, a equipe do Instituto Nacional de Padronização e Tecnologia dos Estados Unidos superou seus próprios objetivos de enriquecimento do silício.

"Eu acredito que, se você perguntar à maioria das pessoas na comunidade [científica] se seis noves são suficientes para fins de computação quântica, eles diriam: 'Claro! Por um fator de cem!'," comentou Josh Pomeroy, membro da equipe.

Esferas de silício ultrapurificado também são utilizadas para redefinir o quilograma, e redefinirconstantes fundamentais da natureza. [Imagem: CSIRO]

Cristal quase perfeito

Atualmente não há nenhuma fonte comercial onde se possa comprar silício suficientemente enriquecido, que deve ser composto de pelo menos 99,99% de 28Si para ser útil para a maioria dos fins de computação quântica.

O silício natural, não enriquecido, contém cerca de 92% de 28Si, mas contém também outros isótopos, incluindo o 29Si, com cerca de 4,7%. A presença do 29Si é um problema em computação quântica porque ele causa a "decoerência", a perda da informação quântica gravada nos qubits.

"O desafio real agora é fabricar esse silício amorfo enriquecido em uma forma equivalente à que você teria se comprasse uma bolacha [wafer] ou uma camada epitaxial," disse Pomeroy. Isto é necessário para permitir a construção de sistemas práticos de informação quântica, que se utilizam das técnicas tradicionais da microeletrônica - com alguns refinamentos.

Pomeroy acrescentou que sua equipe já avançou alguns passos nesta próxima etapa, que envolve o crescimento do silício ultra-enriquecido na forma de um cristal quase perfeito.

Bibliografia:

Enriching 28Si beyond 99.9998% for semiconductor quantum computing
K. J. Dwyer, J. M. Pomeroy, D. S. Simons, K. L. Steffens, J. W. Lau
Journal of Physics D
Vol.: 47(34):345105
DOI: 10.1088/0022-3727/47/34/345105