Silicon được ưa chuộng cho thiết bị điện tử vì một số lý do. Thứ nhất, nó là chất bán dẫn, nghĩa là nó có thể được chế tạo để dẫn điện đến các mức độ khác nhau trong điều kiện khác nhau. Tốt hơn nữa, là nguyên tố phổ biến thứ hai trong lớp vỏ Trái đất, không khó để có được.

Trong nhiều thập kỷ nó thúc đẩy sự mở rộng đáng kinh ngạc của máy tính, nhưng đối với hệ thống tiên tiến hơn, độ tinh khiết của silicon trở thành yếu tố hạn chế. Máy tính lượng tử có thể khai thác lĩnh vực của vật lý lượng tử để làm những việc mà máy tính thông thường không thể làm được, nhưng các bit lượng tử (qubit) xử lý và lưu trữ thông tin có thể mất “sự kết hợp” khi có sự can thiệp nhỏ nhất, chẳng hạn như một dao động nhiệt độ nhỏ hoặc tạp chất silicon.

Phương pháp mới chế tạo silicon siêu tinh khiết có thể mở đường cho máy tính lượng tử.

Giáo sư David Jamieson, đồng giám sát dự án cho biết: “Vấn đề là trong khi silicon xuất hiện tự nhiên chủ yếu là đồng vị silicon-28 mong muốn, có khoảng 4,5% silicon-29. Silicon-29 có thêm một neutron trong hạt nhân của mỗi nguyên tử, hoạt động giống như nam châm nhỏ, phá hủy sự kết hợp lượng tử và tạo ra các lỗi tính toán".

Vì vậy, trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu tại Đại học Melbourne và Đại học Manchester đã phát triển phương pháp tạo ra silicon tinh khiết hơn nhiều. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một chiếc máy gọi là máy cấy ion để bắn chùm silicon-28 vào chip máy tính, dần dần thay thế tạp chất silicon-29. Kết quả cuối cùng là hàm lượng silicon-29 đã giảm từ 4,5% xuống chỉ còn 0,0002%.

Giáo sư Jamieson cho biết: “Tin tuyệt vời là để tinh chế silicon đến mức này, giờ đây chúng ta có thể sử dụng một máy tiêu chuẩn – máy cấy ion mà bạn có thể tìm thấy trong bất kỳ phòng thí nghiệm chế tạo chất bán dẫn nào, được điều chỉnh theo cấu hình cụ thể mà chúng tôi thiết kế”.

Máy tính lượng tử càng có nhiều qubit thì nó càng mạnh, nhưng đồng thời, nó càng dễ mắc lỗi. Những con chip silicon siêu tinh khiết mới này sẽ giúp máy tính lượng tử có nhiều qubit ổn định lâu hơn và nhóm nghiên cứu cho biết bước tiếp theo là kiểm tra điều đó.