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法国造出首款300mm CMOS工艺量子位

时间:2016-12-03 作者:R. Colin Johnson 阅读:
他们成功的关键在于使用了超冷的全耗尽型绝缘上覆硅(FD-SOI),制造出可储存与处理自旋编码的量子点。
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致力于开发互补金属氧化物半导体(CMOS)量子计算机的全球主要电子实验室——Leti,最近宣称在标准的300mm CMOS工艺产在线制造出第一个量子位(qubit)。RACEETC-电子工程专辑

总部位于法国格勒诺布尔市(Grenoble)的Leti是法国CEA Tech旗下三大先进研究机构之一,该研究机构将在今年的国际电子组件会议(IEDM 2016)上发表“以SOI技术实现量子信息处理”的最新研究成果与细节。
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缘上覆硅(SOI)纳米场效晶体管(FET)的3D示意图——具有两个闸极,其中之一用于操纵,另一闸极用于读取量子位。 (来源:Leti)RACEETC-电子工程专辑

“我们已经证实利用标准CMOS工艺产线制造量子位可为未来打造量子计算机的概念了,”Leti先进CMOS经理Maud Vinet表示。RACEETC-电子工程专辑

Leti成功的关键在于使用了超冷的全耗尽型绝缘上覆硅(FD-SOI),制造出可储存与处理自旋编码的量子点。这项成就发表于“CMOS硅自旋量子位”(A CMOS silicon spin qubit)一文,并由Leti携手委内瑞拉国家民航研究所Inac与格勒诺布尔大学(University of Grenoble)等研究团队共同撰写。
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在制造闸极与间距后透过扫描电子显微(SEM)取得的量子位组件俯视图 (来源:Leti)RACEETC-电子工程专辑

进一步解释,量子位的制造方式是在双闸极配置采用p型晶体管,以及使用未掺杂通道的晶体管。当冷却至低温(但不使用超导性)时,第一个闸极作为量子点编码电荷载子(电洞)旋转—量子位。其量子状态是由相位可调谐的微波调变加以定义。第二个内部闸极则为读取第一个量子位提供了简单的方法。Leti宣称,藉由采用p型材料(取代n型材料)在电洞电荷载子编码自旋,可使读取电路减少到单一闸极。RACEETC-电子工程专辑

超导闸极已经被D-Wave以及其他公司用于编码量子位了,但Leti宣称其研究成果并未使用超导体,而是以标准的量子点编码量子位。因此,该公司宣称为“利用标准CMOS工艺创造量子运算的‘超越摩尔定律’(More than Moore)新时代”开启了大门。
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双闸极量子位组件的纵剖面TEM影像图 (来源:Leti)RACEETC-电子工程专辑

欧盟(EU)目前也正着手开发一种超冷的基础架构,期望为未来整合量子与一般数字计算机的CMOS量子计算机实现商用化。其应用领域包括平行处理、量子加密、数据库搜寻,以及为其他科学领域仿真实体量子过程。RACEETC-电子工程专辑

编译:Susan HongRACEETC-电子工程专辑

本文授权编译自EE Times,版权所有,谢绝转载RACEETC-电子工程专辑

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本文为EET电子工程专辑 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
R. Colin Johnson
EETimes前瞻技术编辑。R. Colin Johnson自1986年以来一直担任EE Times的技术编辑,负责下一代电子技术。 他是《Cognizers – Neural Networks and Machines that Think》一书的作者,是SlashDot.Org的综合编辑,并且是他还因对先进技术和国际问题的报道,获得了“Kyoto Prize Journalism Fellow”的荣誉。
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