英特爾表示，我們的晶圓廠可以量產量子比特芯片播報文章
英特爾表示，我們的晶圓廠可以量產量子比特芯片播報文章
如果能利用現有芯片制造工藝生產硅量子芯片，必將大大縮短實用型量子計算系統的落地周期
英特爾與QuTech發布聯合聲明，表示已經在負責量產英特爾處理器芯片的制造設施中生產出首塊可以實現量子邏輯門的硅量子芯片。
雙方表示，此舉或將為未來千級、乃至萬級量子比特實用系統的實現打開大門。
根據英特爾的介紹，其工程師與來自QuTech的科學家們開展合作，共同在位于俄勒岡州希爾斯伯勒的英特爾D1晶圓廠中成功制造出第一塊大規模硅量子比特芯片，而且使用的300毫米晶圓與英特爾量產芯片晶圓高度相似。
QuTech是一家由代爾夫特理工大學（TU Delft）與荷蘭應用科學研究組織（TNO）合作建立的企業，專注于量子計算研究。
英特爾指出，此次雙方已經成功在單一晶圓上制造出超過10000個陣列及多個硅自旋量子比特，良品率超過95%，而且量子比特數及良品率均高于現有量子比特制造工藝。
目前量子計算仍處于早期發展階段，而研究人員所測試的各類架構往往需要大量量子比特以保障系統可靠性。除此之外，門保真度（即衡量單一量子比特無誤差度的指標）也很重要。
可以看到，大規模制造量子比特的能力將成為推進量子計算突破的重要一步。如果英特爾等芯片制造商多年來開發并調優出的傳統硅芯片制造工藝也能服務于量子芯片，那么千級甚至萬級量子比特實用系統也將不再遙遠。此次英特爾與QuTech發布的聯合聲明，正是朝著這個目標發起的首輪沖擊。
英特爾量子硬件總監James Clarke表示，“我們的研究證明，全尺寸量子計算機不僅可以實現、而且完全能夠在現有芯片工廠中進行生產。我們期待與QuTech繼續保持合作，利用我們在硅芯片制造領域的專業知識釋放出量子計算硬件的全部潛力。”
這項研發已經發表在《自然電子學》雜志上。文章摘要部分指出，將工業半導體制造工藝用于量子門生產，代表著硅量子點式量子計算技術的重要進步。在此之前，這類制造工藝高度依賴于電子束光刻，因此產量低且均勻性差。
根據QuTech的解釋，當前的量子比特芯片往往需要在無塵室中制造，使用的工具已經針對靈活的設計變更及短迭代周期做出了優化，但在可靠性上仍有所不足。工業半導體制造工藝則擁有更出色的可靠性表現，有望補全量子比特芯片的這一制造短板。
QuTech博士研究員、論文一作Anne-Marije Zwerver表示，“工業 制造技術與之前大家使用的量子點樣本制造技術完全不同。”
其中的一大關鍵差異，在于工業半導體制造會遵循可靠且嚴格的圖案化設計規則，但這些規則能否適配量子比特元件的布局一直沒有答案。研究人員也一直不清楚量子比特的相干性能否經受得住化學機械拋光等工業硅芯片制造工藝中的常規操作。
雖然英特爾與QuTech均將這一發現視為重大突破，但其中似乎仍有不少等待解答的問題。至少在短時間內，我們還不太可能看到英特爾生產線批量產出硅量子比特芯片。
報告還提到，雖然現有方案還存在著設計缺陷、量子比特性能可擴展性較差等現實挑戰，但英特爾與QuTech建立的這套全流程300毫米晶圓集成生產線已經開辟出一條大量實驗、不斷加快開發速度的光明道路。
報告總結道，“此次證實的硅自旋量子比特與工業半導體生產設施的兼容性，讓我們看到了未來擴展并建立高容錯、全棧量子計算機方面的無限可能。”
英特爾上周還透露，他們將向美國能源部阿貢國家實驗室（ANL）提供量子計算測試臺設備，由此邁出實踐落地的重要一步。
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