英特尔量子芯片，重磅公布

来源:半导体行业观察发布时间:2023-06-161412浏览

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英特尔今天宣布发布其最新的量子研究芯片 Tunnel Falls，这是一种 12 量子比特的硅芯片，并将该芯片提供给量子研究社区。此外，英特尔还与马里兰大学物理科学实验室 (LPS)、帕克学院量子位合作实验室 (LQC) 以及国家级量子信息科学 (QIS) 研究中心合作，以推进量子计算研究。

“Tunnel Falls 是英特尔迄今为止最先进的硅自旋量子比特芯片，它借鉴了公司数十年的晶体管设计和制造专业知识，”英特尔量子硬件总监 Jim Clarke 解释道。“新芯片的发布是英特尔构建全栈商用量子计算系统长期战略的下一步。虽然在容错量子计算机的道路上仍然存在必须解决的基本问题和挑战，但学术界现在可以探索这项技术并加速研究发展。”

目前，学术机构没有像英特尔这样的大批量制造制造设备。有了 Tunnel Falls，研究人员可以立即开始进行实验和研究，而不是尝试制造自己的设备。因此，更广泛的实验成为可能，包括更多地了解量子位和量子点的基础知识，以及开发用于使用具有多个量子位的设备的新技术。

为了进一步解决这个问题，英特尔通过美国陆军研究办公室与 LQC 合作，作为计算代工量子位 (QCF) 计划的一部分，为研究实验室提供英特尔的新量子芯片。与 LQC 的合作将使研究人员能够获得使用这些量子位的缩放阵列的实践经验，从而帮助实现硅自旋量子位的民主化。该计划旨在加强劳动力发展，为新的量子研究打开大门，并发展整个量子生态系统。

首批参与该计划的量子实验室包括 LPS、桑迪亚国家实验室、罗彻斯特大学和威斯康星大学麦迪逊分校。LQC 将与英特尔合作，使 Tunnel Falls 可供更多大学和研究实验室使用。从这些实验中收集的信息将与社区共享，以推进量子研究并帮助英特尔提高量子位性能和可扩展性。

LPS 量子信息科学部主任 Charles Tahan 表示：“LPS Qubit Collaboratory 与陆军研究办公室合作，致力于解决量子位开发面临的严峻挑战，并培养下一代科学家，他们将创造明天的量子位。” . “英特尔的参与是使自旋量子比特的探索民主化及其对量子信息处理的承诺的一个重要里程碑，并体现了 LQC 将工业界、学术界、国家实验室和政府聚集在一起的使命。”

桑迪亚国家实验室杰出技术人员 Dwight Luhman 博士说：“桑迪亚国家实验室很高兴成为 Tunnel Falls 芯片的接收者。该设备是一个灵活的平台，使桑迪亚的量子研究人员能够直接比较不同的量子比特编码并开发新的量子比特操作模式，这在以前对我们来说是不可能的。这种复杂程度使我们能够在多量子位体系中创新新颖的量子操作和算法，并加快我们在硅基量子系统中的学习速度。Tunnel Falls 的预期可靠性也将使桑迪亚能够快速入职并培训从事硅量子位技术工作的新员工。”

威斯康星大学麦迪逊分校物理系系主任兼 John Bardeen 物理学教授 Mark A. Eriksson 说：学生有机会使用受益于英特尔微电子专业知识和基础设施的工业设备，为技术进步以及教育和劳动力发展开辟了重要机会。”

Tunnel Falls 是英特尔向研究界发布的第一款硅自旋量子比特设备。该 12 量子位设备在 D1 制造工厂中以 300 毫米晶圆制造，利用了英特尔最先进的晶体管工业制造能力，例如极紫外光刻 (EUV) 以及栅极和接触处理技术。在硅自旋量子比特中，信息（0/1）被编码在单个电子的自旋（上/下）中。每个量子位设备本质上都是一个电子晶体管，这使得英特尔能够使用与标准互补金属氧化物半导体 (CMOS) 逻辑处理线中使用的流程类似的流程来制造它。

英特尔认为，硅自旋量子位优于其他量子位技术，因为它们与前沿晶体管具有协同作用。作为晶体管的大小，它们比其他大约 50 纳米 x 50 纳米的量子比特类型小 100 万倍，可能允许有效缩放。根据 Nature Electronics 的说法，“硅可能是最有潜力提供大规模量子计算的平台。”

同时，利用先进的 CMOS 生产线使英特尔能够使用创新的过程控制技术来实现产量和性能。例如，Tunnel Falls 12 量子位器件具有 95% 的晶圆良率和类似于 CMOS 逻辑工艺的电压均匀性，每个晶圆提供超过 24,000 个量子点器件。这些 12 点芯片可以形成 4 到 12 个量子位，这些量子位可以被隔离并同时用于操作，具体取决于大学或实验室如何运行其系统。

英特尔将不断努力提高 Tunnel Falls 的性能，并通过英特尔量子软件开发套件 (SDK) 将其集成到其完整的量子堆栈中。此外，英特尔已经在开发基于 Tunnel Falls 的下一代量子芯片；预计2024年发布。未来，英特尔计划与全球更多的研究机构合作，共建量子生态系统。

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