正在工作的自旋量子比特芯片（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）

眾所周知，量子計算作為一個新興領(lǐng)域，其最重要的挑戰(zhàn)之一是可擴展性，即如何創(chuàng)建一個由數(shù)千或數(shù)百萬個量子比特組成的穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)？

?

這并非易事，各個派系正在采取不同的方法來尋找問題的答案。最近，英特爾和QuTech聯(lián)合發(fā)布了重磅新聞：在英特爾 D1 制造工廠已成功制造首個大規(guī)模硅基自旋量子比特芯片——在300mm硅晶片上集成了由硅基自旋量子比特組成的超過10,000數(shù)量的陣列。

硅基自旋量子比特的潛力

在量子比特和量子計算的眾多實現(xiàn)方法中，硅基量子比特是目前廣受認可的方法之一。硅基自旋量子比特，全稱硅基半導(dǎo)體自旋量子比特，其原理是將傳導(dǎo)電子囚禁在門定義的量子點中，利用電子自旋編碼量子比特。

?

這些器件的工作原理類似于晶體管，將導(dǎo)電通道上方的門一次控制一個電子的流動擴展到線性量子比特陣列中，即用多個門控制每個量子點并精確調(diào)整附近電子的自旋和隧穿耦合。從性能角度來看，門定義的量子點中的自旋量子比特具有尺寸小、相干時間長和工作溫度較高（1–4K）的優(yōu)點。

?

另外，硅基自旋量子比特的顯著優(yōu)勢是它們具有可擴展性，更重要的是，硅基自旋量子比特可以與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體制造工藝兼容。這種兼容性意味著硅基自旋量子比特能使用現(xiàn)有的技術(shù)制造，從而降低硅量子計算機的制造成本以及實現(xiàn)量產(chǎn)。

英特爾 X QuTech制造規(guī)模化硅基量子比特

英特爾和QuTech宣布成功制造硅基自旋量子比特的消息，在業(yè)界掀起了巨大的波瀾。

?

比例顯示英特爾和QuTech的設(shè)備（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）

該成果“Qubits made by advanced semiconductor manufacturing”（由先進半導(dǎo)體制造制造的量子比特）已發(fā)表在《Nature Electronics》雜志上。

研究人員在論文中描述了他們的新工藝：采用先進的晶體管制造技術(shù)（即英特爾最新一代互補金屬氧化物半導(dǎo)體 “CMOS”芯片的生產(chǎn)設(shè)備）在300mm硅晶片上制造量子比特，并通過全光光刻和全工業(yè)處理，在一個位于28Si/28SiO2的接口上實現(xiàn)了量子點以及納米級門模式。

?

新型量子比特器件的制造（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）
該新工藝的顯著優(yōu)勢是：在單個芯片上可制造由硅基自旋量子比特組成的超過10，000數(shù)量的陣列，并且硅基自旋量子比特的保真率高達98%。?英特爾表示，這項開創(chuàng)性的研究是朝著擴展量子芯片道路邁出的關(guān)鍵一步，它表明了量子比特最終有可能與傳統(tǒng)芯片在同一工業(yè)制造設(shè)施中生產(chǎn)。與此同時，新工藝制造在目標產(chǎn)量和生成量子比特數(shù)上顯著高于傳統(tǒng)方法，這是一項突破性的成就，將進一步落地可擴展、價格合理且高度集成的量子計算機。
原文鏈接：https://www.allaboutcircuits.com/news/first-silicon-based-qubits-at-scale-narrows-gap-for-quantum-computing-scaling/

文：Jake Hertz編譯：卉可編輯：慕一
注：本文編譯自“?all about circuits”，不代表量子前哨觀點。