Intel宣布推出全新量子研究晶片Tunnel Falls，95%良率含12個量子位元

英特爾（Intel）宣布推出最新的量子研究晶片 Tunnel Falls，這是一款擁有 12 個量子位元的矽晶片，並將該晶片提供給量子研究社群使用。此外，英特爾與國家級量子資訊科學（QIS）研究中心、位於美國馬里蘭大學量子位元合作實驗室（LQC）的物理科學實驗室（LPS）進行合作，促進量子運算研究。

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目前，多數學術機構並沒有如同英特爾般的量產製造設備。有了 Tunnel Falls，研究人員可以立即開始進行實驗與研究，而不是試圖製造自己的裝置。研究人員因此可以進行更廣泛的實驗，包含更深入了解量子位元和量子點的基礎知識，並發展新技術來處理具備更多量子位元的設備。

為進一步解決相關問題，英特爾正在與 LQC 合作，以美國陸軍研究辦公室 Qubits for Computing Foundry（QCF）計畫當中一部份的方式，向研究實驗室提供英特爾的新量子晶片。與 LQC 的合作有助於矽自旋量子位元的民主化，讓研究人員可以透過規模化的量子位元陣列，獲取這些量子位元的實作經驗。這項倡議旨在加強人才培育，開啟新量子研究的大門並促進整體量子生態系的發展。

第一批參與該計畫的量子實驗室包含 LPS、美國桑迪亞國家實驗室、美國羅徹斯特大學和威斯康辛大學麥迪遜分校。LQC 將與英特爾攜手合作，讓更多的大學和實驗室也能夠使用 Tunnel Falls。從這些實驗當中所收集到的資訊將與社群分享，藉此促進量子研究，並協助英特爾提升量子位元的效能和可擴展性。

Tunnel Falls 是英特爾向研究社群推出的第一款矽自旋量子位元裝置。這款具有 12 個量子位元的裝置在 D1 工廠以 300mm 晶圓製造，使用英特爾最先進的電晶體工業製造能力，包含極紫外光（EUV）、閘極和接點處理技術。在矽自旋量子位元中，資訊（0∕1）被編碼至單一電子的自旋（上∕下）當中。每個量子位元裝置本質上是1個單電子電晶體，這讓英特爾能夠使用與標準互補式金屬氧化物半導體（CMOS）邏輯產線類似的製造流程來生產。

英特爾認為矽自旋量子位元相較於其它量子位元技術更具優勢，因為它們可以和尖端電晶體協同作用。其尺寸與電晶體相差無幾，是其它類型量子位元的百萬分之一，約為長 50 奈米、寬 50 奈米，具備有效擴展的潛力。根據《Nature Electronics》科學期刊的報導，「矽是最有潛力放大量子運算規模的平台」。

與此同時，英特爾透過先進的CMOS產線，使用創新製程控制技術來實現良率和效能。例如 Tunnel Falls 這款 12 個量子位元裝置在整片晶圓上有著 95％ 的良率，電壓均勻性亦與 CMOS 邏輯製程相似，每片晶圓可提供超過 24,000 個量子點裝置。這些 12 個量子點的晶片可以形成 4 至 12 個量子位元，量子位元則能夠相互隔離並同時操作，實際情況將取決於大學或實驗室如何操作其系統。

英特爾將不斷努力提升 Tunnel Falls 的效能，並將其與英特爾量子軟體開發套件（SDK）整合至完整的量子堆疊當中。除此之外，英特爾已著手開發以 Tunnel Falls 為基礎的次世代量子晶片，預計在 2024 年發表。未來，英特爾計畫與全球更多研究機構合作，建立量子生態系。