致力于開發互補金屬氧化物半導體(CMOS)量子計算機的全球主要電子實驗室——Leti，最近宣稱在標準的300mm CMOS工藝產在線制造出第一個量子位(qubit)。
總部位于法國格勒諾布爾市(Grenoble)的Leti是法國CEA Tech旗下三大先進研究機構之一，該研究機構將在今年的國際電子組件會議(IEDM 2016)上發表“以SOI技術實現量子信息處理”的最新研究成果與細節。
緣上覆硅(SOI)納米場效晶體管(FET)的3D示意圖——具有兩個閘極，其中之一用于操縱，另一閘極用于讀取量子位。 （來源：Leti）
“我們已經證實利用標準CMOS工藝產線制造量子位可為未來打造量子計算機的概念了，”Leti先進CMOS經理Maud Vinet表示。
Leti成功的關鍵在于使用了超冷的全耗盡型絕緣上覆硅(FD-SOI)，制造出可儲存與處理自旋編碼的量子點。這項成就發表于“CMOS硅自旋量子位”(A CMOS silicon spin qubit)一文，并由Leti攜手委內瑞拉國家民航研究所Inac與格勒諾布爾大學(University of Grenoble)等研究團隊共同撰寫。
在制造閘極與間距后透過掃描電子顯微(SEM)取得的量子位組件俯視圖 （來源：Leti）
進一步解釋，量子位的制造方式是在雙閘極配置采用p型晶體管，以及使用未摻雜通道的晶體管。當冷卻至低溫(但不使用超導性)時，第一個閘極作為量子點編碼電荷載子(電洞)旋轉—量子位。其量子狀態是由相位可調諧的微波調變加以定義。第二個內部閘極則為讀取第一個量子位提供了簡單的方法。Leti宣稱，藉由采用p型材料(取代n型材料)在電洞電荷載子編碼自旋，可使讀取電路減少到單一閘極。
超導閘極已經被D-Wave以及其他公司用于編碼量子位了，但Leti宣稱其研究成果并未使用超導體，而是以標準的量子點編碼量子位。因此，該公司宣稱為“利用標準CMOS工藝創造量子運算的‘超越摩爾定律’(More than Moore)新時代”開啟了大門。
雙閘極量子位組件的縱剖面TEM影像圖 （來源：Leti）
歐盟(EU)目前也正著手開發一種超冷的基礎架構，期望為未來整合量子與一般數字計算機的CMOS量子計算機實現商用化。其應用領域包括平行處理、量子加密、數據庫搜尋，以及為其他科學領域仿真實體量子過程。
編譯：Susan Hong
本文授權編譯自EE Times，版權所有，謝絕轉載
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