Uitwisbare lithografie opent deuren voor quantumelektronica

Ondanks dat processors ieder jaar sneller en sneller worden zijn er nog steeds problemen die niet met computers kunnen worden opgelost, zonder dat het jaren zou duren. Daarom worden er supercomputers gebouwd die de rekenkracht van duizenden CPU's koppelen, om bijvoorbeeld weersimulaties uit te voeren in een acceptabele tijd, maar zelfs met deze supercomputers is niet elk probleem op te lossen.

Volgens sommige wetenschappers is de oplossing hiervoor te vinden in de quantummechanica. Met behulp van een CPU die opgebouwd is uit quantumdots, zou een probleem in een mum van tijd kunnen worden opgelost. Maar eer het zover is, is er onderzoek nodig. Uiteraard zijn er al enkele doorbraken geweest, maar het onderzoek gaat volgens sommigen nog steeds te langzaam. Een van de oorzaken hiervan is dat voor elk experiment een nieuwe chip moet worden gebakken. Met behulp van de huidige lithografietechniek duurt dat meestal enkele weken, wat flinke vertragingen oplevert.

Aan de bekende Britse universiteit van Cambridge heeft Rolf Crook met een aantal collega's een nieuwe manier gevonden om chips te fabriceren om onderzoek te doen naar quantumcomputers. In plaats van het fabriceren van chips in een fab, wordt er met een atomic force microscope, plaatselijk lading aangebracht op een wafer. Hierdoor kunnen er gemakkelijk draden en quantumdots worden gecreëerd in de wafer. Met behulp van deze techniek zou het mogelijk zijn om binnen een aantal minuten een nieuw circuit te ontwerpen. Als de onderzoeker klaar is met het testen van het circuit, hoeft hij de wafer alleen maar onder een rode lamp te houden en het circuit wordt automatisch gewist. Waarna hij weer een nieuwe circuit op de wafer kan 'tekenen' en testen.

Reacties (23)

[Verwijderd]

Volgens mij komt dit nieuws zonder behoorlijke achtergrond-info bijzonder wazig over bij vrijwel iedereen. Trouwens met voldoende achtergrond info ook. Men vind het te moeilijk. Of beter gezegd: het is veel te moeilijk. Quantum-technologie is iets wat op een zeer hoog wetenschappelijk, experimenteel niveau ligt. Terwijl het gros van de wetenschap het niet eens haalbaar acht/serieus neemt.

[MrMr]

Hoezo te moeilijk? Mogen we dat zelf misschien beoordelen?
New Scientist en Nature zijn heus niet zo moeilijk om te volgen als echte vakbladen...

[Loesje]

Nature en zeker New Scientist zijn dan ook bladen waarin alleen de 'makkelijk toegankelijke' artikelen worden geschreven. De artikelen die werkelijk wat aan de ontwikkeling van de quantum-technology bijdragen staan niet in deze bladen.

Pas als er een mooie doorbraak is, en dat leidt tot een hapklaar verhaal met mooie plaatjes erbij en een mooi verhaal waarin staat waar deze technology allemaal toe kan leiden, dan komt het in Nature of New Scientist.

(De Kijk voor hoog opgeleide volwassenen? )

[fmhc]

Off-topic: waar New Scientist een populair tijdschrift is in de basisbetekenis van het woord populair, is Nature dat zeker niet. Het is een vakblad waarin de meest recente wetenschappelijk doorbraken beschreven worden, zoals loesje al zei. Het is het Walhalla voor wetenschappers om daarin te mogen publiceren. De artikelen die er in staan zijn zeker niet hapklaar, in tegendeel ze zijn zeer beknopt met veel referenties naar andere artikelen. Echter Nature heeft wel een sectie "News and Views" waar het belang van een artikel wordt benadrukt, in een bredere context wordt gezet en inderdaad wat populairder wordt beschreven.

[Verwijderd]

Het mooiste is dit natuurlijk voor het onwikkelen van quantummechanica, maar het os natuurlijk ook bruikbaar bij designs voor de huide chips.
Omdat het niet alleen in tijd scheelt, maar ook in kosten (ik ga ervan uit dat de materiaalkosten op den duur meer zijn dan de aanschaf van deze techniek) is het ook beter voor de consument als de chipproducenten dit doorvoeren in de prijs natuurlijk

[Jack]

En als je dan een rode CCFL in je kast hangt is je CPU pleite

[Beaves]

Wat mij ook een leuke toepassing lijkt, is dat computers met deze vorm van lithografie aan de gang kunnen om op basis van trail and error schakelingen te maken.

Ik weet niet of iemand de man van Discovery Channel kent die het over zelf lerende computers heeft, maar deze manier van lithografie lijkt me een nuttig hulpmiddel.

Computers kunnen met een begin schakeling beginnen en steeds andere schakelingen proberen totdat er na veel testen en opnieuw proberen een veel efficientere schakeling ontstaat. Dat proces kan erg ver gaan, zover zelfs dat de ontstane schakeling zo goed werkt dat die ook daadwerkelijk toegepast kan worden.

[Verwijderd]

Hmm, noem mij maar een sci-fi doemdenker ofzo, maar op de lange termijn lijkt me dat geen goed idee. Zodra een computer zichzelf gaat verbeteren, zonder controle van mensen zouden we wel eens een soort van "the matrix" scenario kunnen krijgen. De computers zouden dan op den duur slimmer worden dan de mensen. Met zo'n zelflerend systeem zullen de verbeteringen exponentieel toenemen, omdat er een steeds snellere/betere processor gebruikt wordt om nieuwe processors te maken.

[Kevinp]

Dit is erg makelijk, net een cd-rw. Dit is ook een stuk goedkoper, maar is het wel "echt". Niet dat de testresutaten anders uitvallen dan in het echt, door weerstand of zo.

[silentsnow]

Dit is erg makelijk, net een cd-rw. Dit is ook een stuk goedkoper, maar is het wel "echt". Niet dat de testresutaten anders uitvallen dan in het echt, door weerstand of zo.

Verwacht niet dat deze methode (erasable electrostatic lithography, oftewel EEL) de CD-RW zal vervangen. EEL is een techniek om snel en efficient een cuircuit op een wafer te tekenen. Dit heeft verder weinig te maken met de techniek die een CD/DVD brander gebruikt om data op een CD/DVD te branden.

Deze techniek is ontworpen voor test doeleinden, en niet om te implementeren in de uiteindelijke producten die de consument koopt. Daarnaast blijft het circuit niet permanent op de wafer liggen. Als men gebruik maakt van een negatief voltage, dan zal het circuit meer dan een week in tact blijven. Indien er gebruik gemaakt wordt van positief voltage, dan zal het circuit na enkele uren al vervagen.

EEL gebruikt een een microscoop met een negatief geladen uiteinde. Door middel van deze nagatieve lading (-5V - 6V) kan een patroon worden gemaakt op de wafer. Deze patronen vormen dan een circuit en dan kan het testen van dat circuit beginnen. Na afloop kan men het circuit aanpassen door specifieke patronen te verwijderen. Dit doet men door middel van een positief voltage (+3V) in plaats van een negatief. Ook kan men in één keer de gehele wafer schoon maken door middel van een rode diode.

Eén van de grootste voordelen, naast het feit dat men in slechts enkele minuten een circuit kan aanbrengen op de wafer, is dat men het circuit kan wijzigen naar wens in de testomgeving zelf. Dus men kan nu tijdens het expirement zelfs het ontwerp veranderen als dat nodig is.

Quote van artikel op physicsweb:

For example, we could change the shape of a quantum dot from square to triangular because EEL is performed in the same low-temperature high-vacuum environment as the measurement

[reddog33hummer]

zouden hiermee ook zelflerende quantum computerchips gemaakt kunne worden ?

[Rembert]

...om bijvoorbeeld weersimulaties uit te voeren in een acceptabele tijd, maar zelfs met deze supercomputers is niet elk probleem op te lossen

Ben toch wel benieuwd wat voor problemen ze in gedachten hebben die complexer zijn dan weersimulaties. En hoe ze aan funding komen om dit te onderzoeken.

Paranoia mode: het zou me niet verbazen als de funding wordt gevoed door de aanslagen van 9-11: terroristen die mogelijk communiceerden via PGP / GnuPG ofwel RSA gedoceerde berichten. Enorm moeilijk te decoderen met de huidige processorkracht. Dat ze het terrorisme ermee aan willen pakken, ok. Maar het heeft dan ook direkte implicaties voor de algemene privacy: mijn PGP beveiligde discussie met bv. iemand in een palestijns vluchtelingenkamp is dan ook niet meer echt betrouwbaar. Sterker nog, al mijn oude discussies zijn vast opgeslagen en worden nu, na jaren veilig discussieren, alsnog gelezen door derden. Einde paranoia mode.

[Zenow]

Hoezo paranoia? Natuurlijk zal Defensie de grootst mogelijke interesse in deze ontwikkelingen hebben. Maar wat dacht je van ruimtevaart? Daar hebben ze ongetwijfeld ook meer dan genoeg data liggen die ze graag verwerkt zien.

Overigens, ook al wordt er op een kijk-niveau in de gewone pers over geschreven, dat wil niet zeggen dat dit soort artikelen (ook hier) niet belangrijk zijn. Ze beinvloeden de publieke opinie, en die beinvloedt de politiek... en dat heeft weer consequenties voor funding. Stel je voor hoe het zou zijn als 95% van de mensen in bijv. de VS ruimtevaart zouden zien als Amerikaans prestige-project nr.1.. ze zouden bulken van het geld

[MahRain]

Waarom kan de voorgestelde schakeling niet gesimuleerd worden?

[gsmstunter]

Hmmzz gaat hier om elektrische karakteristieken van HF discrete elementen, niet om de logische functies! m.a.w. alleen bedoeld om de transistors kleiner en sneller te maken. Dit soort chips bakken doe je niet in een frituurpan! Puur een techniek voor experimentele metingen, hopelijk weer goed voor een paar GHz-jes

[wica]

Was toch een paar weken geleden, Dat een student een techniek had ontwikkeld dat een CPU kon evulueren? Dus steeds de betere schakkelingen maakt/ondekte via een simulatie.

Nu kunnen ze het dus in het echt doen.

[tweakerbee]

Dat was alleen maar de tekening. Het ging overigens om een "chip" niet eens een CPU. Een CPU is nog wel een stukje ingewikkelder.

Jouw PC is snel zat om een simpele chip te laten evolueren, daarnaast heb je deze techniek echt niet nodig om de chip te testen. Dit wordt namelijk ook in software gedaan.

[Verwijderd]

...maar zelfs met deze supercomputers is niet elk probleem op te lossen.

Er zullen vast problemen bestaan die niet met de snelste supercomputers in afzienbare tijd op te lossen zijn, daar twijfel ik niet aan, maar waar moet ik dan aan denken? Zou iemand wat voorbeelden kunnen geven?

[Verwijderd]

Denk daarbij bijvoorbeeld aan de geneekunde om ziekten te bestrijden.
Hiervoor moet men bijv de evolutie ne ontwikelingen van virussen nabootsen dit kost ongelofelijk veel rekenkracht door het haast eideleloze aantal combinaties.

Of denk bijvoorbeeld aan dingen zoals het Seti project waarmee de ruimte wordt afgespeurd naar tekenen van leven dat gebeurt nu nog door middel van distributed computing maar het gaat nog steeds te sloom.

[Verwijderd]

Das even makkelijk, testen in een mum van tijd, designen duurt alleen dan nog lang.
Zou weleens een doorbraak kunnen zijn,
bedoel als je eenmaal die machine hebt dan is het ook geen moeite om veel expirimenten door te voeren.

Ben benieuwd wat hieruit komt.