英特尔与荷兰量子机构制造首个大规模硅量子比特

近日，英特尔宣布与荷兰量子计算研究中心QuTech合作，成功制造了首个大规模硅量子比特。

包含大规模硅量子比特的晶圆，图片来自英特尔

量子计算机的制造离不开量子比特。硅量子比特，是硅基纳米级器件中所捕获的单个电子自旋量子比特。硅基纳米级器件的一个主要优势在于它与传统晶体管相似，因此半导体领域的知识、技能与设备可以潜在应用于生产高产量、低瑕疵的量子比特器件。

此次，首个大规模硅量子比特由英特尔和QuTech在位于俄勒冈州希尔斯伯勒的英特尔D1制造工厂完成。QuTech由荷兰代尔夫特理工大学(TU Delft)和荷兰应用科学研究组织(TNO)组建。相关成果发表在《自然·电子学》(Nature Electronics)上，是英特尔公司首次通过同行评审证明在300毫米硅晶圆上能够成功制造量子比特的一项研究。

图片来自《自然·电子学》(Nature Electronics)

据悉，前述生产工艺可以在单个晶圆上利用多个硅自旋量子比特制作超过一万个阵列，芯片产率超过95%。在量子比特数量和产量方面，该研究成果都显著高于目前大学和实验室的研究成果。

该工艺采用晶体管制造技术，包括光学光刻技术，以生产硅自旋量子比特，并与英特尔公司最新一代互补金属氧化物半导体(CMOS)芯片所用设备相同。这项研究在量子芯片规模化道路上迈出关键一步，表明量子比特最终有可能在相同的工业制造设备中，与传统芯片一起进行生产。

“量子计算有潜力为高性能计算领域的特定应用提供指数级性能，”英特尔量子硬件主管James Clarke说道，“我们的研究证明，要生产一个全面的量子计算机未来是可以实现的，并且可以在当今的芯片工厂生产。我们期待着继续与QuTech合作，利用我们在硅制造领域的专业知识，释放量子技术的所有潜能。”

此前，为了加速研发量子设备，英特尔还与美国能源部(DOE)展开合作，预计将在2022年内向美国能源部阿贡国家实验室交付其首个量子计算试验台，用于制造和测试新的量子材料和设备。