英特尔和QuTech首次在工艺线上制造量子比特

光子盒研究院出品

两周前光子盒报道英特尔在APS三月会议上展示了他们的利用半导体工艺线制造量子比特的技术。现在，英特尔在《自然·电子学》杂志上发表了他们的研究结果，论文“Qubits made by advanced semiconductor manufacturing”[1]登上了该杂志的封面。

该研究是英特尔与荷兰量子技术机构QuTech合作完成的。QuTech的新闻稿宣布，英特尔的工程师和QuTech的科学家已经在大规模生产传统计算机芯片的相同工艺线上制造出了第一个量子比特。由于其可扩展性的承诺，这种进步已经成为一个长期的目标。这一突破是迈向实用量子计算所需的数千量子比特的关键一步。

可扩展量子计算机的生产有几个主要障碍，找到合适类型的量子比特是其中之一。一个有希望的候选量子比特是基于硅纳米器件中捕获的单个电子的自旋。这种器件的一个主要优点是它类似于传统的晶体管。因此，人们期望利用半导体工业的广泛知识和技能，生产出产量空前、均匀性高、缺陷少的量子比特器件。

《自然·电子学》封面，2022年3月第5卷第3期

从灵活的洁净室到严格的工厂

目前，半导体量子比特芯片通常在洁净室中使用工具制造，这些工具针对灵活的设计变化和快速周转进行了优化，但在可靠性上有所妥协。另一方面，工业半导体制造非常可靠，但必须遵守严格的设计规则。重要的开放性问题是量子比特设计是否在设计规则内是可制造的，以及量子比特是否能经受住加工条件以实现极高的产量。

大量实验

论文第一作者、QuTech的博士研究员Anne-Marije说：“工业制造技术不同于通常用于制造这种量子点样品的技术，就好像我们最初是用书法写字，而现在，我们换成了模版机。前者提供了更大的灵活性，后者在产量和一致性方面提供了显著的改进。此外，与一次制造20个器件不同，现在一个制造周期可以生产成千上万个器件，让我们能够收集器件属性的统计数据。”此外，重要的量子比特性能如寿命，是这些类型的量子比特中测量到的最高的。

半导体量子比特的优势

QuTech的首席科学家Lieven Vandersypen补充道：“很多文章都指出：硅中的半导体自旋量子比特与CMOS半导体制造兼容。但直到现在，我们才证明这是真的。”此外，他说，“英特尔团队实现了前所未有的98%的成品率，相比之下，我们大学洁净室的只有50%。”

半导体量子点中的量子比特

构成这个量子比特的量子信息类型是电子自旋。电子被捕获在一个“盒子”里，这个盒子是由能量景貌中的一个叫做量子点的势阱提供的。能量景貌是由材料特性(类似于传统晶体管的布局：硅-氧化硅界面)和电场的组合产生的。这样就有可能隔离和定位量子点中的单个电子，并完全控制其自旋。

后续步骤

单个量子比特器件的工业制造现在已经成为事实。接下来的努力是为了控制多个自旋量子比特和提高量子比特控制的质量。结合起来，这些进展将为实现集成数百万量子比特的全面量子计算奠定坚实的基础。

参考链接：

https://qutech.nl/2022/03/29/intel-qutech-first-industrially-manufactured-qubit/

—End—

相关阅读：

光子盒将为中国境内的研究机构和企业提供一个免费的垂直招聘信息发布渠道，欢迎有需求的机构或企业直接联系光子盒。（微信：Hordcore）

你可能会错过：