Các nhà nghiên cứu tại Úc vừa công bố nghiên cứu mang tính đột phá đối với chip bán dẫn nhờ kết hợp giữa AI (trí tuệ nhân tạo) và điện toán lượng tử.
Theo các nhà nghiên cứu, kết hợp này có thể giúp đơn giản hóa quy trình thiết kế và sản xuất chip bán dẫn. Là nguồn năng lượng cho hầu hết các thiết bị hiện đại như điện thoại, máy tính xách tay và tủ lạnh, chip vi mạch thường được sản xuất qua một quy trình phức tạp và đòi hỏi độ chính xác cao. 
Trong nghiên cứu được công bố trên tạp chí Advanced Science, nhóm nghiên cứu đã phát triển một kỹ thuật học máy lượng tử cho phép cải thiện đáng kể quá trình mô hình hóa điện trở bên trong chip bán dẫn. Đây là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của chip.
Học máy lượng tử kết hợp dữ liệu cổ điển với các phương pháp tính toán lượng tử. Trong khi máy tính cổ điển sử dụng bit để lưu trữ dữ liệu, máy tính lượng tử sử dụng qubit giúp xử lý các mối quan hệ toán học phức tạp nhanh hơn nhiều. Kỹ thuật này giúp khám phá các mẫu dữ liệu mà các hệ thống cổ điển khó phát hiện.
Thuật toán phát triển chip bán dẫn mới
Quy trình sản xuất chip hiện nay gồm nhiều bước, từ việc xếp chồng và tạo hình hàng trăm lớp vi mô lên tấm wafer silicon đến việc khắc và cấy ion để điều chỉnh các đặc tính điện. Một trong những thách thức lớn nhất là mô hình hóa điện trở tiếp xúc Ohmic ảnh hưởng đến khả năng dẫn điện giữa các lớp kim loại và bán dẫn. Giá trị điện trở càng thấp, chip bán dẫn càng hoạt động hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu từ 159 mẫu thử nghiệm của bóng bán dẫn gali nitride (GaN HEMT), một loại chất bán dẫn hiệu suất cao. Họ đã phát triển một thuật toán mới mang tên Quantum Kernel-Aligned Regressor (QKAR) cho phép chuyển đổi dữ liệu cổ điển thành trạng thái lượng tử, từ đó xác định các mối quan hệ phức tạp trong dữ liệu.
Kết quả thử nghiệm cho thấy mô hình QKAR vượt trội hơn so với 7 mô hình cổ điển hàng đầu, cùng kết quả tốt hơn đáng kể trong việc dự đoán điện trở tiếp xúc Ohmic. Điều này mở ra khả năng ứng dụng thực tế cho phương pháp này trong sản xuất chip bán dẫn, đặc biệt khi công nghệ điện toán lượng tử tiếp tục phát triển.
Các nhà khoa học nhấn mạnh rằng những phát hiện này chứng minh tiềm năng của học máy lượng tử trong việc xử lý hiệu quả các tác vụ hồi quy mẫu nhỏ, đa chiều trong lĩnh vực bán dẫn, điều này hứa hẹn sẽ mang lại những cải tiến đáng kể đối với sản xuất chip bán dẫn trong tương lai.
