Es posa en marxa SPINS, la línia pilot de quàntica basada en semiconductors, amb el suport de la UE

Avui s'ha posat en marxa SPINS (Semiconductor *Pilot line for Industrial Quantum NanoSystems), una de les sis línies pilot quàntiques europees. Coordinada per imec, el consorci reuneix 25 organitzacions de recerca i tecnologia (RTO) europees, socis industrials i grups de recerca acadèmics amb la finalitat de reforçar el lideratge i la sobirania d'Europa en aquest àmbit d'importància estratègica. El projecte de la línia pilot SPINS, dotat amb 50 milions d'euros, ha estat possible gràcies al cofinançament de l'Empresa Comuna Xips (Chips Joint Undertaking, Chips JU) de la Unió Europea i de les autoritats nacionals i regionals dels Estats membres participants, entre ells Espanya.

La computació quàntica s'ha convertit en un àmbit altament estratègic, la rellevància econòmica i social del qual està augmentant considerablement. Les seves aplicacions van des d'avanços en el descobriment de fàrmacs i la ciència dels materials fins a comunicacions ultrasegures i sistemes de navegació d'última generació.

No obstant això, continua existint una bretxa entre la recerca quàntica actual i els processadors quàntics fabricables que permetin aplicacions quàntiques significatives. Augmentar el número de bits quàntics (qbits) estables (fins a mil milions) és clau per a construir ordinadors quàntics fiables i tolerants a fallades.

Donada la complexitat tecnològica —que inclou el funcionament criogènic, l'electrònica de control ultraprecisa i processos de fabricació altament especialitzats— i donada la importància estratègica dels xips quàntics, la Llei de Xips de la UE ha establert sis línies pilot quàntiques complementàries, cadascuna d'elles centrada en una plataforma de maquinari distinta i que, en conjunt, impulsen les tecnologies quàntiques en els àmbits de la computació quàntica, les comunicacions i la detecció. Dins d'aquesta cartera, SPINS és la línia pilot dedicada als qbits d'espín basats en semiconductors, amb un enfocament principal en el lliurament de xips quàntics per a aplicacions de computació quàntica.

Les primeres accions del consorci inclouen l'optimització de processos i dissenys per a establir una base sòlida per a qbits d'espín escalables, estables i d'alt rendiment, tot això en tres plataformes tecnològiques diferents: Si/SiGe, Ge/GeSi i SOI. SPINS té com a objectiu establir una ruta del laboratori a la fàbrica per a aquesta tecnologia mitjançant oblies multiprojecte (MPW) i kits de disseny de processos quàntics (PDK) estandarditzats, la qual cosa redueix les barreres d'entrada per a les empreses emergents i les pimes en l'àmbit de la tecnologia quàntica de semiconductors i estableix les bases perquè les empreses europees desenvolupin coneixements tècnics quàntics des del principi.

Kristiaan De Greve, coordinador de SPINS i membre d'imec, afirma: "L'ampliació dels qbits requereix un entorn extremadament controlable i uns processos de fabricació sòlids, donada l'extrema sensibilitat dels qbits al soroll ambiental. Aquests reptes exigeixen tant la precisió i el control que només es donen en les infraestructures de sales blanques de semiconductors d'última generació, com una mentalitat de recerca i innovació que permeti adaptar aquest entorn per a donar resposta a aquests qbits tan sensibles".

Participació espanyola en la línia pilot SPINS

L'Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM-CSIC) és l'única institució de recerca espanyola que participa en el projecte, juntament amb l'empresa Quantum Motion Spain.

L'IMB-CNM participa en el desenvolupament de processos i l'optimització de mòduls. L'objectiu és reunir i unificar el desenvolupament necessari de passos clau del procés i mòduls que actualment no estan disponibles i que han de desenvolupar-se per a complir els requisits d'una línia pilot de semiconductors estable i adaptada a les necessitats de la indústria quàntica. Aporta les capacitats de la Sala Blanca de Micro i Nanofabricació de l'IMB-CNM per a implementar millores en el mòdul stack de portes.

Quantum Motion Spain estudiarà l'electrònica i els qbits integrats monolíticament i, en particular, com la dissipació de potència pot afectar el rendiment dels qbits. Com a resultat, QMS desenvoluparà una capacitat de modelització predictiva del flux tèrmic amb l'objectiu de minimitzar aquest flux i facilitar la integració monolítica.

El cofinançament nacional per als socis espanyols és a càrrec del Ministeri de Transformació Digital i Funció Pública.

Consorci europeu

Imec coordina aquesta nova línia pilot i lidera el consorci europeu, format per 25 socis, entre els quals s'inclouen organismes de recerca com Fraunhofer, VTT i CEA-Leti, fins a la indústria (tant grans empreses com nfineon i Siltronic, com a pimes i startups) i grups acadèmics (com la Universitat Tècnica de Delft i la Universitat de Jyväskylä), aportant coneixements i habilitats complementaris, amb l'objectiu de traduir el marc estratègic de la Llei de Xips de la UE en accions concretes.