离量子计算机又进一步！英特尔发布全新硅自旋量子比特芯片Tunnel Falls

今天，英特尔发布包含 12 个硅自旋量子比特（silicon spin qubit）的全新量子芯片 Tunnel Falls，继续探索量子实用性，以解决重大难题。Tunnel Falls 是英特尔迄今为止研发的最先进的硅自旋量子比特芯片，利用了英特尔数十年来积累的晶体管设计和制造能力。

在英特尔的晶圆厂里，Tunnel Falls 是在 300 毫米的硅晶圆上生产的，利用了英特尔领先的晶体管工业化制造能力，如极紫外光刻技术（EUV），以及栅极和接触层加工技术。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。硅自旋量子比特本质上是一个单电子晶体管，因此英特尔能够采用与标准 CMOS（互补金属氧化物半导体）逻辑生产线类似的流程制造它。

放在手指上的Tunnel Falls芯片（图片来源：英特尔公司）

封装起来的Tunnel Falls芯片（图片来源：英特尔公司）

放大后的Tunnel Falls芯片（图片来源：英特尔公司）

示意图：量子点栅极下的电子（图片来源：英特尔公司）

英特尔认为，硅自旋量子比特比其他量子比特技术更有优势，因其可以利用先进晶体管类似的生产技术。硅自旋量子比特的大小与一个晶体管相似，约为 50 x 50 纳米，比其它类型的量子比特小 100 万倍，并有望更快实现量产。《自然·电子学》期刊上的一篇论文表示，“硅可能是最有机会实现大规模量子计算的平台”。

同时，利用先进的 CMOS 生产线，英特尔可以通过其创新的制程控制技术提高良率和性能。Tunnel Falls 的良率达到了 95%，实现了与 CMOS 逻辑制程接近的电压均匀性（voltage uniformity）。此外，英特尔可在每块晶圆上实现超过 24000 个量子点。Tunnel Falls 能够形成可被相互隔离或同时操控的 4 到 12 个量子比特。

接下来，英特尔将继续致力于提高 Tunnel Falls 的性能，并将其和英特尔量子软件开发工具包（SDK）整合在一起，集成到英特尔的量子计算堆栈中。此外，基于制造 Tunnel Falls 的经验，英特尔已经开始研发下一代量子芯片，预计将于 2024 年推出。