《英国初创公司Quantum Motion实现数千个量子点器件与控制电子器件集成》

• 来源专题：集成电路
• 编译者： 李衍
• 发布时间：2022-11-10
• 原文来源：https://www.newelectronics.co.uk/content/news/mass-production-of-quantum-chips-takes-a-step-closer

据newelectronics网站10月30日报道，总部位于英国的量子计算初创公司Quantum Motion实现了硅芯片上量子器件的世界纪录。该公司能将数千个量子点器件与控制电子器件集成在一起，在绝对零度以上不到十分之一度的温度下工作，放置在一个商业半导体代工厂制造的单个硅芯片上。该公司表示，这为使用现有硅制造工艺大规模生产量子芯片奠定了基础。

Quantum Motion的最新芯片——名为Bloomsbury——是一款3x3 mm2器件，由一家一级代工厂使用与标准电子芯片制造相同的大规模生产工艺制造。然而，与普通的计算机芯片不同，Bloomsbury包含数千个量子点，单个电子可以一个接一个地装入其中，作为量子比特。
在被描述为此类设备质量特性的巨大飞跃中，该团队展示了如何在12分钟内测量面积小于0.1mm2的1024个量子点。所有这些都是在几十毫开尔文（-273摄氏度）的温度下实现的，这是自旋量子位以最小错误率运行所需的。
从今天的小型量子处理器演示到大规模量子计算机，还需要克服几个挑战。其中一个特别的问题是如何在不需要大量输入/输出连接到芯片的情况下寻址大阵列中的每个量子位。量子芯片需要像传统CPU一样进行控制，传统CPU包含数十亿个晶体管，但只需要几百个输入/输出连接就可以连接到主板。实现这一点不仅意味着使用与传统电子器件相同的工艺制造量子器件，还意味着设计电子电路，使其能够在量子比特操作所需的超低温下工作。
Quantum Motion公司通过其Bloomsbury芯片实现了这一点，从而大大加快了基于硅的量子芯片的测量和验证。Quantum Motion公司已经创建了定制的‘量子原语’，基于晶体管版本和传统CMOS电路的构建块可以捕获单个电子。Quantum Motion公司还开发了高频读出技术和软件自动化，可以在12分钟内测量1024个量子点阵列，显示单电子行为。
这些芯片是根据Quantum Motion的设计在一家商业代工厂制造的，采用300mm晶圆生产工艺，用于高产量和大批量芯片制造。这是实现可扩展量子计算机道路上的一个重大里程碑。

该研究成果发表在2022年IEEE国际电子电路和系统会议上。