今天，《自然》（Nature）雜誌發表了英特爾公司的研究論文《探測300毫米自旋量子位元晶片上的單一電子》，展示了最先進的自旋量子位元的均勻性、保真度和測量統計。這項業界領先的研究為矽基量子處理器的大規模生產和持續擴展打開了大門，而所有這些都是建造容錯量子電腦的要求。

照片顯示的是300 毫米英特爾矽自旋量子位元晶片。 2024 年5 月，《自然》（Nature）雜誌發表了英特爾的研究論文《探測300 毫米自旋量子位元晶片上的單一電子》，展示了最先進的自旋量子位元均勻性、保真度和測量統計。 (圖片來源：英特爾公司）

英特爾公司的量子硬體研究人員開發了一種300 毫米的低溫探測工藝，利用互補金屬氧化物半導體（CMOS）製造技術，在整個晶片上收集有關自旋量子比特裝置性能的大量數據。

量子比特裝置產量的提高與高通量測試過程相結合，使研究人員能夠獲得更多的數據來分析均勻性，而均勻性是擴大量子電腦規模所需的重要步驟。研究人員還發現，來自這些晶片的單電子元件在作為自旋量子位元運行時表現良好，達到了99.9% 的閘極保真度。這一保真度是全CMOS工業製造的量子位元所達到的最高水準。

英特爾公司量子硬體工程師Otto Zietz 站在俄勒岡州希爾斯伯勒的量子低溫冷凍機旁。這台低溫冷凍機可以將300 毫米的矽晶片降到1.7 開爾文的超低溫–僅比絕對零度高出一線。 (圖片來源：英特爾公司）

自旋量子比特的尺寸很小，直徑約100 奈米，因此密度比其他量子位元類型（如超導量子位元）要大，因此可以在相同尺寸的單一晶片上製造出更複雜的量子電腦。這種製造方法採用了極紫外光（EUV）光刻技術，這使得英特爾能夠在大量生產的同時實現如此小的尺寸。

要實現具有數百萬個統一量子位元的容錯量子計算機，需要高度可靠的製造流程。英特爾利用其在電晶體製造方面的傳統專業知識，透過利用其最先進的300 毫米CMOS 製造技術（該技術可在每個晶片上例行生產數十億個電晶體），在製造與電晶體類似的矽自旋量子比特方面處於領先地位。

在這些研究成果的基礎上，英特爾計劃繼續利用這些技術來取得進展，增加更多互連層，製造出具有更多量子位元數和連接性的二維陣列，並在其工業製造流程上展示高保真雙量子比特閘。不過，當務之急仍是擴大量子裝置的規模，提高下一代量子晶片的效能。