英特爾在可擴(kuò)展硅基量子處理器領(lǐng)域取得重大突破

英特爾在《自然》雜志發(fā)表題為《檢測300毫米自旋量子比特晶圓上的單電子器件》的研究論文，展示了領(lǐng)先的自旋量子比特均勻性、保真度和測量數(shù)據(jù)。這項(xiàng)研究為硅基量子處理器的量產(chǎn)和持續(xù)擴(kuò)展（構(gòu)建容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)的必要條件）奠定了基礎(chǔ)。

英特爾的量子硬件研究人員開發(fā)了一種300毫米低溫檢測工藝，使用互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）制造技術(shù)，在整個(gè)晶圓上收集有關(guān)自旋量子比特器件性能的大量數(shù)據(jù)。

量子比特器件良率的提升，加上高通量的測試工藝，讓英特爾的研究人員能夠根據(jù)更多的數(shù)據(jù)分析均勻性，這是擴(kuò)展量子計(jì)算機(jī)的重要一步。研究人員還發(fā)現(xiàn)，這些晶圓上的單電子器件在作為自旋量子比特運(yùn)行時(shí)表現(xiàn)良好，門保真度達(dá)到了99.9%。就完全基于CMOS工藝制造的量子比特而言，這一保真度設(shè)立了業(yè)界領(lǐng)先水平。

自旋量子比特的尺寸較小，直徑約為100納米，因此密度高于其它類型的量子比特（如超導(dǎo)量子比特），從而能夠在相同尺寸的芯片上構(gòu)建更復(fù)雜的量子處理器。英特爾使用了極紫外光刻（EUV）技術(shù)實(shí)現(xiàn)小尺寸自旋量子比特芯片的大批量制造。

用數(shù)百萬個(gè)均勻的量子比特實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)，需要高度可靠的制造工藝。憑借在晶體管制造領(lǐng)域豐富的專業(yè)積累，英特爾走在行業(yè)前沿，利用先進(jìn)的300毫米CMOS制造技術(shù)打造硅自旋量子比特。300毫米CMOS制造技術(shù)通常能夠在單個(gè)芯片上集成數(shù)十億個(gè)晶體管。

在這些研究成果的基礎(chǔ)上，英特爾希望繼續(xù)取得進(jìn)展，使用這些技術(shù)添加更多互連層，以制造具有更高量子比特?cái)?shù)和更多連接的2D陣列，并在工業(yè)制造流程中實(shí)現(xiàn)高保真的雙量子比特門（2-qubit gates）。在量子計(jì)算領(lǐng)域，英特爾未來的工作重點(diǎn)是通過下一代量子芯片繼續(xù)擴(kuò)展量子器件和實(shí)現(xiàn)性能提升。