在硬件開發(fā)之外，英特爾還在軟件方面作了相關(guān)的規(guī)劃，即在量子計算的布局上，其在努力實現(xiàn)全棧式路線，包括自研軟件開發(fā)工具包（SDK）、帶有基于LLVM架構(gòu)的C++編譯器和系統(tǒng)軟件工作流程，旨在高效執(zhí)行經(jīng)典/量子變分算法。下一步，英特爾將持續(xù)提升Tunnel?Falls芯片的性能以及量產(chǎn)可能性，同時與量子軟件開發(fā)工具包（SDK）整合在一起，集成到英特爾的量子計算堆棧中。
過去數(shù)十年里，英特爾一直是硅晶體管技術(shù)（用于經(jīng)典計算機）主要先驅(qū)之一，最近幾年又開始戰(zhàn)略性布局量子計算了。近日，基于數(shù)十年的技術(shù)積累，英特爾發(fā)布了12硅自旋量子比特的量子芯片Tunnel Falls，其為英特爾迄今為止研發(fā)的最先進的硅自旋量子比特芯片。
當前，很多企業(yè)和研究機構(gòu)都加快了量子計算方面的研究，但英特爾在量子計算競爭中最大的優(yōu)勢應(yīng)該是利用硅晶體管構(gòu)建高性能計算模塊方面的能力。最近幾年，英特爾也在研發(fā)自己的量子芯片，而且走的是硅自旋量子技術(shù)路線，且使用傳統(tǒng)的CMOS半導(dǎo)體工藝就能生產(chǎn)。
（圖片來源：英特爾）
據(jù)悉，Tunnel Falls芯片是在英特爾300毫米晶圓產(chǎn)線上制造的，利用了英特爾領(lǐng)先的晶體管工業(yè)化制造能力，如極紫外光刻技術(shù)（EUV），以及柵極和接觸層加工技術(shù)，具有95% 的晶圓良率，每塊晶圓實現(xiàn)超過2.4萬個量子點，用于量子技術(shù)研究。該芯片的推出也意味著硅自旋量子比特芯片在商業(yè)化量產(chǎn)上又近了一大步。
量子計算是一種遵循量子力學(xué)規(guī)律來調(diào)控量子信息單元進行計算的新模式。相對于經(jīng)典計算機的比特位（bits）來說，量子比特的處理速度更快，更適合于高速數(shù)據(jù)搜索，也將進一步完善網(wǎng)絡(luò)安全，其被人們寄予厚望。
量子計算機之所以具有極大應(yīng)用潛力，主要在于和傳統(tǒng)計算機的二進制相比，其比特都有 0 和 1 的狀態(tài)；但是量子計算機還存在一個 0 和 1 之間的任意線性組合，屬于一種像 “薛定諤的貓” 一樣的疊加狀態(tài)。如果將多個量子比特放在一起，這些疊加狀態(tài)之間又互有關(guān)聯(lián)，就能存儲和計算更多的數(shù)據(jù)。
簡言之，多個量子比特在某一次操作之后不是僅代表多個比特 “0” 和“1”的一種組合，而是可以代表所有可能的態(tài)。這樣在運算的時候，采用量子比特則是把所有態(tài)一起計算，可大大加快運算速度。而如果還能進一步讓量子比特超越 “面對面” 的距離進行聯(lián)系，則可能更大程度增加量子計算機的潛力。
目前，很多科技巨頭以及研究機構(gòu)的量子計算機原型的量子比特，都是由超導(dǎo)電路技術(shù)制造的，但硅自旋量子比特的大小與一個晶體管相似，約為50x50納米，比其它類型的量子比特小100萬倍，并有望更快實現(xiàn)量產(chǎn)。
英特爾認為，硅自旋量子比特比其他量子比特技術(shù)更有優(yōu)勢，因其可以利用先進晶體管類似的生產(chǎn)技術(shù)。而在硅自旋量子比特中，信息（0/1）被編碼在單個電子的自旋（上/下）中。很多技術(shù)專家也認為：從長遠來看，基于硅的量子比特更有前途。
在2022年3月的美國物理學(xué)會會議上，英特爾透露了公司的量子戰(zhàn)略計劃并指出，相比超導(dǎo)量子比特，自旋量子比特有著顯著優(yōu)勢，例如每個量子比特的裸片面積縮小了幾個數(shù)量級。這也在英特爾此前的研究成果中得到了驗證：實現(xiàn)了在單個300mm的硅晶圓上集成了超過10,000個硅基自旋量子比特陣列。
據(jù)此前介紹，英特爾采用的是先進的標準EUV（極紫外）光學(xué)光刻、等離子蝕刻、CMP（化學(xué)機械拋光）以及大規(guī)模193nm光刻工藝構(gòu)建硅基自旋量子比特芯片。經(jīng)過在制造設(shè)施中不斷優(yōu)化晶體管制造工藝和步驟的多年經(jīng)驗，英特爾的先進制造方法已具備了高產(chǎn)量、高精度、低污染、高勻度、高再生性優(yōu)勢。
英特爾全棧式量子計算系統(tǒng)規(guī)劃圖（圖片來源：英特爾）
據(jù)悉，在硬件開發(fā)之外，英特爾還在軟件方面作了相關(guān)的規(guī)劃，即在量子計算的布局上，其在努力實現(xiàn)全棧式路線，包括自研軟件開發(fā)工具包（SDK）、帶有基于LLVM架構(gòu)的C++編譯器和系統(tǒng)軟件工作流程，旨在高效執(zhí)行經(jīng)典/量子變分算法。
下一步，英特爾將持續(xù)提升Tunnel Falls芯片的性能以及量產(chǎn)可能性，同時與量子軟件開發(fā)工具包（SDK）整合在一起，集成到英特爾的量子計算堆棧中。而基于Tunnel Falls的下一代量子芯片，預(yù)計英特爾將于2024年發(fā)布。
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