Intel宣布推出全新量子研究芯片，95%良率含12个量子位元

英特尔（Intel）宣布推出最新的量子研究芯片Tunnel Falls，这是一款拥有12个量子位元的硅芯片，并将该芯片提供给量子研究社交媒体使用。此外，英特尔与国家级量子资讯科学（QIS）研究中心、位于美国马里兰大学量子位元合作实验室（LQC）的物理科学实验室（LPS）进行合作，促进量子运算研究。

目前，多数学术机构并没有如同英特尔般的量产制造设备。有了Tunnel Falls，研究人员可以立即开始进行实验与研究，而不是试图制造自己的设备。研究人员因此可以进行更广泛的实验，包含更深入了解量子位元和量子点的基础知识，并发展新技术来处理具备更多量子位元的设备。

为进一步解决相关问题，英特尔正在与LQC合作，以美国陆军研究办公室Qubits for Computing Foundry（QCF）计划其中一部分的方式，向研究实验室提供英特尔的新量子芯片。与LQC的合作有助于硅自旋量子位元的民主化，让研究人员可以通过规模化的量子位元数组，获取这些量子位元的实例经验。这项倡议旨在加强人才培育，打开新量子研究的大门并促进整体量子生态系的发展。



第一批参与该计划的量子实验室包含LPS、美国桑迪亚国家实验室、美国罗彻斯特大学和威斯康星大学麦迪逊分校。LQC将与英特尔携手合作，让更多的大学和实验室也能够使用Tunnel Falls。从这些实验其中所收集到的资讯将与社交媒体分享，借此促进量子研究，并协助英特尔提升量子位元的性能和可扩展性。

Tunnel Falls是英特尔向研究社交媒体推出的第一款硅自旋量子位元设备。这款具有12个量子位元的设备在D1工厂以300mm芯片制造，使用英特尔最先进的晶体管工业制造能力，包含极紫外光（EUV）、闸极和接点处理技术。在硅自旋量子位元中，资讯（0∕1）被编码至单一电子的自旋（上∕下）其中。每个量子位元设备本质上是1个单电子晶体管，这让英特尔能够使用与标准互补式金属氧化物半导体（CMOS）逻辑产线类似的制造流程来生产。

英特尔认为硅自旋量子位元相较于其它量子位元技术更具优势，因为它们可以和尖端晶体管协同作用。其尺寸与晶体管相差无几，是其它类型量子位元的百万分之一，约为长50纳米、宽50纳米，具备有效扩展的潜力。根据《Nature Electronics》科学期刊的报道，“硅是最有潜力放大量子运算规模的平台”。



与此同时，英特尔通过先进的CMOS产线，使用创新制程控制技术来实现良率和性能。例如Tunnel Falls这款12个量子位元设备在整片芯片上有着95%的良率，电压均匀性也与CMOS逻辑制程相似，每片芯片可提供超过24,000个量子点设备。这些12个量子点的芯片可以形成4至12个量子位元，量子位元则能够相互隔离并同时操作，实际情况将取决于大学或实验室如何操作其系统。

英特尔将不断努力提升Tunnel Falls的性能，并将其与英特尔量子软件开发组件（SDK）集成至完整的量子堆栈其中。除此之外，英特尔已着手开发以Tunnel Falls为基础的次世代量子芯片，预计在2024年发布。未来，英特尔计划与全球更多研究机构合作，创建量子生态系。

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