最近，《Science》子刊《Science Advances》上发表的一篇论文称，
研究团队开发了一种能够窥探硅晶体内部结构的非侵入性成像技术。
这很有可能成为测试常规硅基芯片的有效方法，且可能为下一代的量子计算技术奠定基础。
这支来自奥地利林茨大学、伦敦大学学院、苏黎世联邦理工学院和瑞士洛桑联邦理工学院的国际团队
将现有成熟的显微技术——扫描微波显微镜（Scanning Microwave Microscopy, SMM）运用到对硅芯片中人工掺入杂质的检测当中，整个成像过程不会对芯片产生任何损害（半导体中会被掺入杂质来增强其导电和光学性质）。
图丨磷-硅材料成像
扫描微波显微镜在生物细胞和新材料方面有广泛应用，其中包括石墨和其它半导体材料。它的工作原理结合了原子力显微镜（Atomic Force Microscope, AFM)和矢量网络分析仪 (Vector Network Analyzer, VNA)——二者分别有测量样品特定部分的纳米探针，以及往探针上传输的微波信号的装置
。该信号会在样本中反射，并回到矢量网络分析仪中进行计算，最后整套仪器会反馈样本的三维图像和电学性质。
研究者使用扫描微波显微镜扫描样本，具体探测了硅晶表层下成一定规律排列的磷原子的电学性质。
在这一方法下，研究者成功检测了在表面4-15纳米之下的1900-4200个紧密排列的原子。
当然，诸如二次离子质谱分析法（Secondary Ion Mass Spectrometry, SIMS）之类的技术也可以用于检测半导体中人工参入的杂质，
但是扫描微波显微镜的主要优势是，它不会对样本有任何损坏。
在 IEEE Spectrum 的一个邮件采访中，本实验的领导者、奥地利林茨大学的 Georg Gramse 表示：
“从对硅芯片扫描的新技术中，我们能预见到对全球行业的潜在冲击。因为在芯片集成电路越来越小的情况下，测量过程已经变得无比困难且耗费时间，而且可能会损坏芯片本身。”
图丨SMM和VNA对材料的测量结果
除了对硅基芯片的一系列影响，Gramse相信，这项技术可能对未来的磷-硅量子计算机的制造工艺做出贡献。
与经典计算机基于晶体管（晶体管的开关对应二进制的0和1）的工作原理不同，
量子计算通过既可以代表0又可以代表1的量子比特处理数据。
四年前，人们开始用制造传统计算机的硅材料制造量子计算机，但难点在于硅晶体中磷原子的植入，而磷原子的自旋正是量子比特承载体。
新的成像技术对磷-硅量子计算机的实现奠定了基础，
因为人们能把扫描微波显微镜集成到现有的探测仪器中。这将大大加快三维结构的制造速度，因为该技术也能被应用于光刻工艺中原子掺杂的迭代控制。
Gramse最后说：
“目前，我们正在研究磷原子层的物理性质，这将是通往磷-硅量子计算机的下一步。”
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