图 英特尔和 QuTech 制造了这种带有工作自旋量子比特的晶圆。
量子计算仍然是一个非常年轻和新兴的领域，因此，仍有相当多的障碍需要克服。 该领域最重大的挑战之一是可扩展性：如何创建一个由数千或数百万个量子比特组成的稳定可靠的系统？
这个问题的答案并不是很容易回答的，各个派系对量子比特采取了不同的方法。近日，英特尔和 QuTech 联合宣布首次成功制造硅基量子比特，在业界掀起重大新闻。
在本文中，我们将讨论硅量子比特技术、英特尔和 QuTech 最近的制造成功，以及它对量子计算领域的影响。
硅基自旋量子比特的潜力
在量子比特和量子计算的众多实现方法中，硅基量子比特是目前广受认可的方法之一。
这些系统的工作原理是将传导电子囚禁在门定义的量子点 (QD) 内， 利用电子自旋编码量子比特。
这些器件的工作原理与晶体管类似，即导电通道上方的栅极一次控制一个电子的流动。将其扩大到线性量子位阵列的一种方法是用多个门来取代这个门，这些门用来控制每个量子点的占用，并精确地调整附近电子的自旋和隧穿耦合。
从性能的角度来看，门定义量子点中的自旋量子位具有尺寸非常小、相干时间长和相对高温操作 (1-4K) 的优点。
另外，除了性能之外，硅基量子比特最显着的好处之一是它们具有可扩展性的潜力。最重要的是，硅基量子比特与传统的半导体制造工艺兼容。
这种兼容性意味着硅基量子比特有可能使用当今已经存在的技术轻松制造， 从而降低硅量子计算机的制造成本以及实现量产。
英特尔 X QuTech制造规模化硅基量子比特
近日，英特尔和 QuTech 首次宣布成功制造硅基量子点量子比特，在业界掀起轩然大波。
图 英特尔和 QuTech 的设备按比例显示。
在他们发表在《自然》杂志上的论文中，研究人员描述了他们的新工艺，该工艺成功地利用先进的晶体管制造技术在 300 毫米硅上制造量子比特。
研究人员使用全光学光刻和完全工业加工，实现了位于 28Si/28SiO2 界面上的量子点，同时还实现了纳米级栅极图案。
图 新型量子点器件的制造。
令人印象深刻的结果是，他们的新工艺可以在单个晶片上制造超过 10,000 个阵列和几个硅自旋量子位，同时将良率提高到 98%。这一新工艺使用了英特尔在其最新一代互补金属氧化物半导体 (CMOS)产品中使用的相同设备，显示了其量子位在传统 CMOS 制造方案中的轻松集成。
更进一步，由于共享技术，新工艺还受益于与任何其他 CMOS 技术的兼容。这种兼容性提供了在量子位芯片旁边集成经典电路的潜力，这是量子扩展的另一个重要瓶颈。
对量子场的影响
据英特尔称，这种新工艺的产量和量子比特数比迄今为止传统方法所取得的成绩显著提高。两家公司认为这是一项突破性的成就，它有可能为可扩展、负担得起和高度集成的量子计算机的未来铺平道路。
借助这一新工艺，英特尔和 QuTech 对量子计算领域的未来方向产生了重大影响。通过成功证明硅基量子比特的可制造性和可行性，研究人员为硅基量子比特提供了相当可观的案例，并可能影响该领域未来几年的研发工作。
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