量子电脑又有新进展?CMOS制程打造的量子位元都有啥优势

2016-12-02 10:41:27 来源:eettaiwan
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致力于开发互补金属氧化物半导体(CMOS)量子电脑的全球主要电子实验室——Leti,最近宣称在标准的300mm CMOS制程产线上制造出第一个量子位元(qubit)。

 

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元件会议(IEDM 2016)上发表“以SOI技术实现量子资讯处理”的最新研究成果与细节。

 

缘上覆矽(SOI)奈米场效电晶体(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元。

 

“我们已经证实利用标准CMOS制程产线制造量子位元可为未来打造量子电脑的概念了,”Leti先进CMOS经理Maud Vinet表示。

 

Leti成功的关键在于使用了超冷的全耗尽型绝缘上覆矽(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矽自旋量子位元”(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。

 

在制造闸极与间距后透过扫描电子显微(SEM)取得的量子位元元件俯视图

 

进一步解释,量子位元的制造方式是在双闸极配置采用p型电晶体,以及使用未掺杂通道的电晶体。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—量子位元。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元提供了简单的方法。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。

 

超导闸极已经被D-Wave以及其他公司用于编码量子位元了,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元。因此,该公司宣称为“利用标准CMOS制程创造量子运算的‘超越摩尔定律’(More than Moore)新时代”开启了大门。

 

双闸极量子位元元件的纵剖面TEM影像图

 

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位电脑的CMOS量子电脑实现商用化。其应用领域包括平行处理、量子加密、资料库搜寻,以及为其他科学领域模拟实体量子过程。

 

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