Quantum

量子材料

量子材料の進歩は、量子デバイスの性能を飛躍的に向上させるために不可欠なものです。オックスフォード・インストゥルメンツでは、新しい材料やデバイスの製造と特性評価に関する世界トップクラスのソリューションを提供しています。 当社のソリューションは、原子レベルの純度、化学量論的精度、表面および界面の平滑性、スプリアス2レベルシステムの最小化などの包括的な要件を満たすために開発されています。チップパッケージングとボンディングは、システム統合の重要な側面であり、使用される信号のバンド幅が広く、位相コヒーレンスを損なわずに信号をオンチップおよびオフチップ、超電導デバイスと受け渡しする必要があるため、非常に困難なものとなっています。

スケールアップが可能な量子回路の実現には、いくつかのアプローチや材料プラットフォームがあります。超伝導量子回路とイオントラップは、実世界での応用に向けた先端技術の一つです。しかし、イオントラップ型や超伝導型量子コンピュータのスケールアップにはいくつかの技術的課題があり、そのため、集積フォトニクスを用いた光量子コンピュータ、ダイヤモンドNVセンターなどの高温量子ビット、半導体ベースのスピン量子ビット、トポロジカル保護量子ビット、これらの要素を活用したハイブリッドアプローチなど、さまざまな量子ビット生成のアプローチが研究されています。これらの技術は、技術的な確立はまだ不十分ですが、日々進化しており、新たな改良が加えられています。

量子デバイス製造に関する材料プロセッシング

候補となるデバイスは、超伝導、半導体、ワイドギャップ半導体材料の両方を用いて開発されています。長期的には、有用なデバイスは、複雑な製造が必要なハイブリッド構造になると思われます。オックスフォード・インストゥルメンツでは、様々なプラットフォームにおいて、主要な量子デバイスコンポーネントを製造するための最先端プロセスソリューションを提供しています。

  • ALD (原子層堆積 Atomic Layer Deposition)
    • 量子ビット、量子回路、マイクロ波共振器、および単一光子検出器のための超電導材料(NbNやTiNなど)
    • ジョセフソン接合におけるトンネルバリア用絶縁膜 (Al2O3, AlN, TaN) 
    • ダイヤモンド光学部品(マイクロキャビティ、ナノビーム、導波路など)製造用の Al2O3 パッシベーション層
  • Nb, Ta, Al, TiN などの超電導メタルエッチング
  • PECVD および ICP CVD
    • 低損失導波路のための低水素含有 SiNx
    • ダイヤモンド構造化のためのハードマスクとしての SiNx
  • 光量子技術における集積フォトニクスコンポーネントのためのSiNx、InP、GaAs の Bosch またはクライオエッチングによる滑らかな側壁エッチング
  • リアクティブイオンエッチング (RIE) による滑らかで低ダメージのダイヤモンド薄片化、O ターミネーションによる NV センター保護
  • 量子回路の 3 次元集積を可能にする TSV 用ディープシリコンエッチング

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