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,展示了領先的自旋量子比特均勻性、保真度和測量數據。這項研究為硅基量子處理器的量產和持續(xù)擴展(構建容錯量子計算機的必要條件)奠定了基礎。
英特爾打造的300毫米自旋量子比特晶圓
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,使用互補金屬氧化物半導體(CMOS)制造技術,在整個晶圓上收集有關自旋量子比特器件性能的大量數據。
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更多的數據分析均勻性,這是擴展量子計算機的重要一步。研究人員還發(fā)現,這些晶圓上的單電子器件在作為自旋量子比特運行時表現良好,門保真度達到了99.9%。就完全基于CMOS工藝制造的量子比特而言,這一保真度設立了業(yè)界領先水平。
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(如超導量子比特),從而能夠在相同尺寸的芯片上構建更復雜的量子處理器。英特爾使用了極紫外光刻(EUV)技術實現小尺寸自旋量子比特芯片的大批量制造。
用數百萬個均勻的量子比特實現容錯量子計算機,需要高度可靠的制造工藝。憑借在晶體管制造領域豐富的專業(yè)積累,英特爾走在行業(yè)前沿,利用先進的300毫米CMOS制造技術打造硅自旋量子比特。300毫米CMOS制造技術通常能夠在單個芯片上集成數十億個晶體管。
在這些研究成果的基礎上,英特爾希望繼續(xù)取得進展,使用這些技術添加更多互連層,以制造具有更高量子比特數和更多連接的2D陣列,并在工業(yè)制造流程中實現高保真的雙量子比特門(2-qubit gates)。在量子計算領域,英特爾未來的工作重點是通過下一代量子芯片繼續(xù)擴展量子器件和實現性能提升。