英特尔公司在量子计算领域取得了重大突破,其研究论文《探测300毫米自旋量子位晶片上的单个电子》发表在《自然》(Nature)杂志上。该论文展示了最先进的自旋量子位的均匀性、保真度和测量统计,为硅基量子处理器的大规模生产和持续扩展打开了大门。
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英特尔公司的量子硬件研究人员开发了一种300毫米的低温探测工艺,利用互补金属氧化物半导体(CMOS)制造技术,在整个晶片上收集有关自旋量子比特器件性能的大量数据。量子比特器件产量的提高与高通量测试过程相结合,使研究人员能够获得更多的数据来分析均匀性,而均匀性是扩大量子计算机规模所需的重要步骤。研究人员还发现,来自这些晶片的单电子器件在作为自旋量子比特运行时表现良好,达到了99.9%的栅极保真度。这一保真度是全CMOS工业制造的量子比特所达到的最高水平。
自旋量子比特的尺寸很小,直径约为100纳米,因此密度比其他量子比特类型(如超导量子比特)要大,从而可以在相同尺寸的单个芯片上制造出更复杂的量子计算机。这种制造方法采用了极紫外光(EUV)光刻技术,这使得英特尔能够在大批量生产的同时实现如此小的尺寸。
英特尔利用其在晶体管制造方面的传统专业知识,通过利用其最先进的300毫米CMOS制造技术(该技术可在每个芯片上例行生产数十亿个晶体管),在制造与晶体管类似的硅自旋量子比特方面处于领先地位。
在这些研究成果的基础上,英特尔计划继续利用这些技术取得进展,增加更多互连层,制造出具有更多量子比特数和连接性的二维阵列,并在其工业制造工艺上演示高保真双量子比特门。不过,当务之急仍然是扩大量子器件的规模,提高下一代量子芯片的性能。