今天，英特爾發(fā)布包含 12 個(gè)硅自旋量子比特（silicon spin qubit）的全新量子芯片 Tunnel Falls，繼續(xù)探索量子實(shí)用性，以解決重大難題。Tunnel Falls 是英特爾迄今為止研發(fā)的最先進(jìn)的硅自旋量子比特芯片，利用了英特爾數(shù)十年來積累的晶體管設(shè)計(jì)和制造能力。
在英特爾的晶圓廠里，Tunnel Falls 是在 300 毫米的硅晶圓上生產(chǎn)的，利用了英特爾領(lǐng)先的晶體管工業(yè)化制造能力，如極紫外光刻技術(shù)（EUV），以及柵極和接觸層加工技術(shù)。在硅自旋量子比特中，信息（0/1）被編碼在單個(gè)電子的自旋（上/下）中。硅自旋量子比特本質(zhì)上是一個(gè)單電子晶體管，因此英特爾能夠采用與標(biāo)準(zhǔn) CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）邏輯生產(chǎn)線類似的流程制造它。
放在手指上的Tunnel Falls芯片（圖片來源：英特爾公司）
封裝起來的Tunnel Falls芯片（圖片來源：英特爾公司）
放大后的Tunnel Falls芯片（圖片來源：英特爾公司）
示意圖：量子點(diǎn)柵極下的電子（圖片來源：英特爾公司）
英特爾認(rèn)為，硅自旋量子比特比其他量子比特技術(shù)更有優(yōu)勢，因其可以利用先進(jìn)晶體管類似的生產(chǎn)技術(shù)。硅自旋量子比特的大小與一個(gè)晶體管相似，約為 50 x 50 納米，比其它類型的量子比特小 100 萬倍，并有望更快實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。《自然·電子學(xué)》期刊上的一篇論文表示，“硅可能是最有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子計(jì)算的平臺(tái)”。
同時(shí)，利用先進(jìn)的 CMOS 生產(chǎn)線，英特爾可以通過其創(chuàng)新的制程控制技術(shù)提高良率和性能。Tunnel Falls 的良率達(dá)到了 95%，實(shí)現(xiàn)了與 CMOS 邏輯制程接近的電壓均勻性（voltage uniformity）。此外，英特爾可在每塊晶圓上實(shí)現(xiàn)超過 24000 個(gè)量子點(diǎn)。Tunnel Falls 能夠形成可被相互隔離或同時(shí)操控的 4 到 12 個(gè)量子比特。
接下來，英特爾將繼續(xù)致力于提高 Tunnel Falls 的性能，并將其和英特爾量子軟件開發(fā)工具包（SDK）整合在一起，集成到英特爾的量子計(jì)算堆棧中。此外，基于制造 Tunnel Falls 的經(jīng)驗(yàn)，英特爾已經(jīng)開始研發(fā)下一代量子芯片，預(yù)計(jì)將于 2024 年推出。
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