英特尔看好量子计算中硅自旋量子位的未来

英特尔公司在其300毫米制程技术上创造了一个自旋量子位，使用的是类似的同位素纯晶圆。

（图片来源：Walden Kirsch/英特尔公司）

自旋量子位与我们现在已知的半导体电子和晶体管高度相似。它们充分利用芯片设备上的一个电子自旋并用微小的微波脉冲来控制运动，从而释放其量子能量。

电子可以向不同的方向自旋。当电子向上自旋时，数据表示二进位数值1。当电子向下自旋时，数据表示二进位数值为0。但是，类似于超导量子位的运作方式，这些电子也存在“叠加”，也就是说，它们有可能同时向上、向下自旋，在这一过程中，理论上它们可以并行处理巨大的数据集，并且比经典计算机要快得多。

在量子计算实现商用之前，研究人员必须克服的一个挑战就是量子位脆弱的本质。任何噪声或无意的观测都会造成数据丢失。这种脆弱性需要它们在极冷的温度下操作，这为芯片本身的材质设计以及使其运行所必需的控制电子元件带来了挑战。超导量子位非常庞大，它们在一个55加仑圆桶大小的系统中运行，这使其难以把量子系统的设计扩展到开发真正商用系统所需的数百个万量子位的规模。

在今年2月份举行的美国科学促进会（AAAS）[注2]年会上，QuTech展示了其开发两个量子位自旋量子计算机的成果，该计算机可进行编程，来执行两个简单的量子算法。这一发展为规模更大、能应对更复杂应用的自旋处理器铺平了道路。更多信息可参考2月14日出版的《自然》杂志文章。

此外，英特尔还在其300毫米制程技术上发明了自旋量子位制造流程，采用专门用于生产自旋量子位测试芯片的同位素纯晶圆,并能和英特尔先进的晶体管技术一样，在同一个设施中制造。英特尔正在测试其初始晶圆，在几个月的时间里，英特尔预计每周将生产许多晶圆，每个晶圆都有数千个小量子位阵列。

未来，英特尔和QuTech将在整个量子系统或“栈”上继续探索超导和自旋量子位，从量子位设备到控制这些设备以及量子应用所需的硬件和软件架构。所有这些元素都是推动量子计算从研究变为现实的关键。