工程突破！英飞凌将量子处理器测试时间从数周缩短至一天

光子盒研究院出品

一款高性能的量子处理器需要大量的测试才能成功开发，但一块芯片的测试通常需要长达数周时间。而现在，总部位于德国慕尼黑的全球领先半导体公司英飞凌(Infineon)宣布其在奥地利菲拉赫(Villach)新开设的研究实验室将测试量子处理器所需的时间从数周缩短至一天。

6月10日，英飞凌奥地利量子测试实验室正式揭幕。该实验室为英飞凌、因斯布鲁克大学和Joanneum Research公司（从事集成光学的3D光刻技术）的项目测试工业制造的量子芯片。2016年英飞凌奥地利公司开始量子研究，自2020年以来一直扎根于电源和传感器系统DCDC业务线。

量子测试实验室是耗资270万欧元的OptoQuant研究项目的一部分。来自奥地利各州的研究人员在三年多的时间里联手创建了具有集成光学元件的商用离子阱量子处理器，为英飞凌、因斯布鲁克大学和Joanneum Research的项目测试工业制造量子芯片。

英飞凌称，量子测试实验室提供独特的基础设施，专为快速测试周期和可靠运行而设计。量子粒子被困在使用特殊冷却并由激光波操纵的系统中。这将工业制造的离子阱模块的测试时间从几周减少到一天。

“还可以减少使用不同制造方法和表面材料生产的单个量子芯片的检查和验证时间，以延长芯片设计的周转时间。该团队还制定了一个联合标准，以提高整个开发过程的质量和可靠性。”

英飞凌位于菲拉赫的全新量子测试实验室将科学成果与工业技术相结合。“我们的贡献是尖端的专业知识。”英飞凌科技奥地利公司首席执行官Sabine Herlitschka说，“我们组建了一个优秀的研究联盟，处于发展的最前沿和领先者之列，这样做可以利用量子技术作为欧洲在全球竞争中的机会。”

英飞凌技术与创新高级总监Sebastian Luber：“量子计算已经到了我们现在需要将科学转化为实际应用的地步。然而，这需要改进量子处理器的功能，并且必须在工业规模上制造它们。英飞凌将把其作为半导体制造商的专业知识带入该项目，在扩展和制造工艺方面拥有高超的技能。量子比特还需要在保持质量一致的同时大规模生产微观结构的方法。如果我们欧洲不想仅仅依赖美国或亚洲的专业知识来获得这种未来技术，那么必须推进其工业化。”

因斯布鲁克大学实验物理研究所高级研究员Thomas Monz说：“基础研究为量子处理器铺平了道路。现在，我们需要可扩展的流程和接口，例如新的测试实验室，以使用行业标准进一步开发量子处理器。该实验室提供了基础物理学和工程之间的联系。”

英飞凌的量子研究始于2016年。

自2017年起，英飞凌一直是后量子密码的先驱，为量子安全密码学方法的开发和标准化做了贡献；2021年开始，英飞凌与德国、奥地利、加拿大等多家研究机构合作，使用从离子阱到超导量子比特的一系列不同技术构建量子处理器，并试图实现工业化。

然而，量子计算的发展不仅仅是为计算提供更多、更好的量子比特，还要求采取整体方法：除硬件外，还需要考虑外围设备、软件和应用程序。英飞凌正在各个不同领域贡献其在扩展和制造方面的经验，并参与多个项目：

2020年，在PIEDMONS项目中，英飞凌与因斯布鲁克大学的实验物理学家一起开发离子阱量子处理器芯片，也与QUASAR项目合作开发硅基量子处理器。

2021年2月，德国联邦教育与研究部资助1450万欧元GeQCoS（基于超导量子比特的德国量子计算机）项目，旨在在未来四年内拥有一个原型芯片。英飞凌将为其开发可扩展的制造工艺。

2021年3月，包括英飞凌在内的25个合作伙伴组建ATIQ（应用陷阱离子量子计算机）项目，共同开发基于离子阱的量子计算机演示器，并计划在三年内提供给用户。英飞凌在其中贡献离子阱项目以及控制电子和冷冻电子学方面的专业知识。

2021年6月，包括英飞凌在内的十家德国公司联合成立量子技术和应用联盟（QUTAC），愿景是建立和推进量子计算生态系统，支持德国政府的宏伟目标和各项研究计划。并将量子计算的现有基础进一步发展为可用的工业应用：化学和制药、保险和汽车行业的应用并推进市场成熟。

2021年10月，包括英飞凌在内的六个合作机构加入QuMIC（微波集成电路的量子比特控制）项目，致力于开发基于离子阱或超导量子比特的量子计算机所需的射频电子和控制电子的小型化。英飞凌正在协调该项目，并专注于研究射频范围内高度集成的计算机芯片及其在量子电子学中的集成。

2021年11月启动的QVOL（批量生产基于碳化硅磁场传感器的量子传感器）是英飞凌参与的首个量子传感器项目，并领导由六个合作伙伴组成的研究联盟。英飞凌的主要任务是开发基于碳化硅技术的量子传感器结构，并用于大批量生产。

2022年1月，英飞凌为QuaST（量子支持服务和工具）项目提供来自全球供应链的具体应用实例。QuaST项目正在开发软件工具，将大大简化用户对量子计算机的访问，并简化以前高度专业化的编程方法。

2022年1月，英飞凌为QuBRA（量子方法和资源分配基准）项目贡献了供应链中的应用场景。QuBRA正在开发算法和基准测试，以确定量子计算机与经典方法（例如机器学习）相比的实际可行优势。

2022年1月，英飞凌与十个研究伙伴合作启动MuniQC-SC（基于超导体的慕尼黑量子计算机）项目，共同开发基于超导体的量子计算机演示器，包括实验室、小批量和工业规模的制造。

2022年2月，英飞凌推出了首款采用后量子加密技术进行固件更新的TPM安全芯片——OPTIGA™ TPM SLB 9672，采用最新抗量子数字签名算法XMSS，来进一步提升系统安全性，为首个在硬件中内置该数字签名算法功能的商业芯片。

英飞凌将量子技术视为他们在全球竞争中的一大机遇，“我们距离决定哪条技术道路将取得最快的进展以及量子计算机将成功处理哪些应用还有很长的路要走。因此，英飞凌正在对各种方法进行研究。通过参与新项目，我们将扩大自己在整个量子技术价值链中的足迹：从硬件和软件到工业生产甚至应用。这些项目的密切合作将加快发展步伐，并为成功的未来奠定基础。”

参考链接：

[1]https://www.eenewseurope.com/en/infineon-lab-slashes-quantum-processor-test-time/

[2]https://www.eenewseurope.com/en/infineon-to-build-quantum-processor-2/

[3]https://www.eenewseurope.com/en/infineon-steps-up-move-to-quantum/

[4]https://www.infineon.com/cms/en/about-infineon/press/press-releases/2021/QUTAC_Press_Release.html

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