接近量产！英特尔创造半导体量子比特多项世界纪录

Original 光子盒研究院光子盒 2023-03-04

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光子盒研究院出品

英特尔在量子芯片生产研究方面达到关键里程碑。首先，硅自旋(半导体)量子比特芯片良率高达95%；同时，刷新了硅自旋量子比特数量的新纪录——12个，超过此前《自然》杂志报道的6个量子比特。这意味着硅自旋量子比特芯片已经非常接近量产，是朝着商业量子计算机所需的数千甚至数百万量子比特迈出的关键一步。

英特尔的300 mm硅自旋量子比特晶圆

硅自旋量子比特器件是在位于俄勒冈州希尔斯伯勒的英特尔晶体管研发中心开发的。该成就代表了在英特尔晶体管制造工艺上扩大和制造量子芯片的一个重要里程碑。

这项研究是使用英特尔的第二代硅自旋测试芯片进行的。通过使用英特尔低温探针(在低温(1.7 K或-271.45摄氏度)下运行的量子点测试设备，该团队分离出12个量子点和4个传感器。这是业界最大的硅电子自旋器件，在整个300 mm硅晶圆的每个位置都有一个电子。

可以在所有16个位置(4个传感器和12个量子比特位置)形成量子点，并且无需工程师输入即可调谐到最后一个(单个)电子。

今天的硅自旋量子比特通常出现在一个器件上，而英特尔的研究表明在整个晶圆上都取得了成功。这些芯片采用极紫外(EUV)光刻技术制造，具有显著的一致性，整个晶圆的良率达到95%。

低温探针的使用以及强大的软件自动化，成功在最后一个电子上实现了900多个单量子点和400多个双量子点，可以在不到24小时的时间内在绝对零度以上1度左右进行表征。

量子点测试结果的表征

与之前的英特尔测试芯片相比，在低温下表征的器件的良率和一致性提高使英特尔能够使用统计过程控制来确定制造过程中需要优化的区域。这加速了学习，代表了向商业量子计算机所需的数千甚至数百万量子比特迈出的关键一步。此外，跨晶圆良率使英特尔能够在单电子机制下自动收集整个晶圆的数据，从而实现了迄今为止最大规模的单量子点和双量子点演示。

英特尔量子硬件总监James Clarke表示：“英特尔继续在利用自己的晶体管制造技术制造硅自旋量子比特方面取得进展。实现的高良率和一致性表明，在英特尔已建立的晶体管工艺节点上制造量子芯片是一项明智的战略，是随着技术商业化的成熟而取得成功的有力标志。

“未来，我们将继续提高这些器件的质量，开发更大规模的系统，这些步骤将成为帮助我们快速前进的基石，”Clarke说。

英特尔量子硬件总监James Clarke

10月5日，英特尔在加拿大魁北克举行的2022年硅量子电子研讨会上展示了这项研究的全部结果。

参考链接：

https://www.intel.com/content/www/us/en/newsroom/news/intel-hits-key-milestone-quantum-chip-research.html#gs.euc37d

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