瑞士ETH开发原子扫描器绘制芯片电磁场3D地图

维度网讯，瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的Tobias Sagesser等研究人员开发出一种能够绘制芯片电磁场高精度三维地图的扫描器。该设备利用单个铍离子作为传感器，可测量芯片表面附近电场和磁场的分布情况，旨在帮助优化量子芯片等精密器件的设计与材料选择。

随着芯片微型化推进，尤其是量子技术发展，芯片电磁干扰问题日益凸显。量子芯片每平方毫米可能集成多达200万个量子比特，这些量子态极易受芯片自身电磁场影响。研究团队指出，要消除干扰，首先需精确测量干扰的来源与强度。

研究人员设计了一种基于微型化彭宁阱（Penning trap）的传感器。传统离子阱使用振荡射频电场，而该新型阱采用静态电场与磁场组合，可实现在三维空间任意移动单个离子。激光束将单个铍离子冷却至基态后，通过调整阱电极电压，离子可在芯片上方50微米至450微米高度移动，并扫描200×200微米的区域。离子受芯片振荡电场影响发生抖动，通过激光脉冲测量其量子机械振荡状态的变化，即可反推出干扰电场强度。

该扫描器在一秒测量间隔内，可检测到振幅仅10纳伏/米的电场。相比之下，手机产生的电磁场即使在数公里外也强一万倍。研究人员表示，该技术可作为微电子工业中材料表征的工具，用于扫描芯片不同区域以识别低噪声材料，并优化芯片制造工艺。