英特爾在量子芯片生產(chǎn)達到關(guān)鍵里程碑

據(jù)悉，在英特爾位于俄勒岡州希爾斯伯勒的戈登·摩爾晶體管研發(fā)機構(gòu)，實驗室和組件研究部門展示了迄今為止業(yè)界最高的硅自旋量子比特芯片的報告產(chǎn)量和均勻性，這些芯片是在英特爾的晶體管研發(fā)設(shè)施開發(fā)的。這一成就代表了在英特爾晶體管制造工藝上擴大規(guī)模和努力制造量子芯片的一個重要里程碑。

該研究是使用英特爾的第二代硅自旋測試芯片進行的。通過使用英特爾低溫探測器（一種在低溫（1.7 開爾文或-271.45攝氏度）下運行的量子點測試設(shè)備）測試設(shè)備，該團隊隔離了 12 個量子點和四個傳感器。這一結(jié)果代表了業(yè)界最大的硅電子自旋器件，在整個 300 毫米硅晶片的每個位置都有一個電子。

英特爾的研究表明，使用極紫外（EUV）光刻技術(shù)制造的芯片顯示出顯著的均勻性，整個晶圓的良率達到95%。低溫探針的使用以及強大的軟件自動化能力，使最后一個電子的900多個單量子點和400多個雙量子點，可以在不到24小時內(nèi)、絕對零度以上被表征出來。

與以前的英特爾測試芯片相比，在低溫下表征的設(shè)備的良率和均勻性提高，使英特爾能夠使用統(tǒng)計過程控制來確定制造過程中需要優(yōu)化的區(qū)域，這種在低溫下表征的設(shè)備的產(chǎn)量和均勻性的提高代表了朝著商業(yè)量子計算機所需的數(shù)千甚至數(shù)百萬量子比特邁出的關(guān)鍵一步。

量子硬件總監(jiān)James Clarke討論了他的公司在利用現(xiàn)有晶體管制造技術(shù)制造硅自旋量子比特方面的進展。英特爾利用其半導體制造能力對該公司在該行業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。預計該公司的硅芯片精制實例將被應用于英特爾的先進量子計算。

在最新的博客文章中提及稱第二代硅自旋測試芯片的測試和生產(chǎn)創(chuàng)造了關(guān)于該公司在量子芯片制造方面的進展。英特爾的新量子設(shè)備是使用Cryoprober進行采樣的，在1.7開爾文，或-271.45°C的淺層溫度下運行，以保持量子比特的彈性，也允許它們在這種條件下用于計算和利用。

英特爾將繼續(xù)開展"室溫量子計算機"的工作，這是英特爾在新興發(fā)展領(lǐng)域的又一個挑戰(zhàn)。

Cryoprober驗證了該公司百分之九十五的量子比特封裝芯片被正確處理，這對英特爾來說是非常好的消息，因為大多數(shù)量子芯片生產(chǎn)工作都是單一地制造設(shè)備，其EUV工藝現(xiàn)在有資格在一塊晶圓上制造許多量子芯片，產(chǎn)生相當高的成果。

隨著該公司第二代硅自旋測試芯片的完成，英特爾將利用統(tǒng)計過程控制來進行優(yōu)化，收集已經(jīng)達到的進展來瞄準下一代量子芯片。該公司和其他公司面臨的挑戰(zhàn)是有能力制造充滿數(shù)百萬個量子比特的量子芯片，這在整個行業(yè)中目前仍處于早期階段。

IBM 未來十年將在半導體、量子計算機等領(lǐng)域投資 200 億美元

IBM 的超級計算機和量子計算機開發(fā)和制造基地宣布計劃在哈德遜河谷地區(qū)投資 200 億美元。哈德遜河谷是指紐約州哈德遜河沿岸地區(qū)，尤其是北起州府奧爾巴尼，南至紐約市的地區(qū)，被譽為工業(yè)繁榮發(fā)展的代名詞。

對于 IBM 來說，紐約州自 1941 年以來一直是傳統(tǒng)辦公設(shè)備（商用機器）和計算機研發(fā)和制造的所在地，曾經(jīng)是一家半導體工廠（2015 年轉(zhuǎn)讓給 GlobalFoundries，然后部分轉(zhuǎn)售給 onsemi）也存在，但現(xiàn)在只剩下半導體研發(fā)基地。其中，奧爾巴尼擁有世界上第一個成功開發(fā)出采用2nm工藝邏輯器件的半導體研發(fā)中心，目前正在開發(fā)1nm邏輯工藝。波基普西也被稱為大型機中心，最近又被稱為量子計算中心。

IBM表示，200億美元的投資將用于半導體、大型機、混合云、人工智能和量子計算的研發(fā)和制造。通過與紐約州的密切合作，該投資旨在擴大紐約充滿活力的技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)并創(chuàng)造大量就業(yè)機會。

在公司，半導體技術(shù)的未來是從 Yorktown Heights（核心先進技術(shù)研究設(shè)施）到 Albany（300mm 開發(fā)和原型制作基地），再到 Hudson Valley（半導體應用大型機和量子計算機）的開發(fā)和制造基地）。特別是奧爾巴尼下一代半導體開發(fā)的產(chǎn)官學聯(lián)合創(chuàng)新模式有可能成為國家半導體技術(shù)中心 (NSTC) 的基礎(chǔ)，該中心是根據(jù) CHIPS 法案成立的國家半導體研究機構(gòu)，旨在加強美國半導體行業(yè)。

量子計算研究

量子計算利用量子物理學的特性，如疊加和糾纏來執(zhí)行計算。傳統(tǒng)晶體管使用電表示為“開”或“關(guān)”狀態(tài)的數(shù)據(jù)的二進制編碼。量子比特或“量子比特”可以同時在多個狀態(tài)下運行，從而實現(xiàn)前所未有的并行度和計算效率。

今天的量子系統(tǒng)只包含數(shù)十或數(shù)百個糾纏的量子比特，限制了它們解決現(xiàn)實世界的問題。為了實現(xiàn)量子實用性，商業(yè)量子系統(tǒng)需要擴展到超過一百萬個量子比特，并克服量子比特脆弱性和軟件可編程性等艱巨挑戰(zhàn)。

英特爾實驗室正在行業(yè)和學術(shù)合作伙伴的幫助下克服這些挑戰(zhàn)，并取得了重大進展。首先，英特爾正在利用其在大批量晶體管制造方面的專業(yè)知識來開發(fā) “熱”硅自旋量子比特，這是一種在更高溫度下運行的更小計算設(shè)備。其次，Horse Ridge II 低溫量子控制芯片提供了更緊密的集成。第三，低溫探針能夠進行有助于加速商業(yè)化的大批量測試。

盡管距離大規(guī)模實施可能還需要數(shù)年時間，但量子計算有望在材料、化學品和藥物設(shè)計、金融和氣候建模以及密碼學方面取得突破。

來源：英特爾

2020年，英特爾推出了第二代低溫控制芯片 Horse Ridge II，標志著該公司在克服可擴展性方面取得的又一個里程碑，這是量子計算的最大障礙之一。Horse Ridge II 建立在第一代 SoC 生成射頻脈沖以操縱量子比特狀態(tài)的能力之上，稱為量子比特驅(qū)動。它引入了兩個額外的控制功能，為將外部電子控制進一步集成到在低溫冰箱內(nèi)運行的 SoC 中鋪平了道路。

其新功能包括：量子位讀數(shù)，該功能授予讀取當前量子位狀態(tài)的能力。讀數(shù)非常重要，因為它允許在不存儲大量數(shù)據(jù)的情況下進行片上、低延遲的量子比特狀態(tài)檢測，從而節(jié)省內(nèi)存和電力；多門脈沖，同時控制多個量子位門的潛力的能力是有效的量子位讀出以及多個量子位的糾纏和操作的基礎(chǔ)，為通向更具可擴展性的系統(tǒng)鋪平了道路。

增加在集成電路中運行的可編程微控制器使 Horse Ridge II 能夠在三個控制功能的執(zhí)行方式上提供更高水平的靈活性和復雜的控制。微控制器使用數(shù)字信號處理技術(shù)對脈沖執(zhí)行額外的濾波，有助于減少量子位之間的串擾。

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