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【科学中心】一文读懂芯片制造及量子芯片!

  现在的高性能计算机、智能手机中的芯片,不断地引入更先进的芯片工艺,制程精度从几十纳米逐步降到到7纳米,未来甚至更低,逼近原子尺寸。传统芯片能够容纳的集成电路最终将趋向经典物理上的临界点,计算能力提升举步维艰。

  量子芯片集成有大量的量子逻辑单元,可以执行量子信息处理过程,在诸如量子化学模拟、量子人工智能等诸多领域具有巨大的潜力,有望突破传统计算机的算力极限。

  目前,超导系统、半导体系统、离子阱系统等,都有相应的量子芯片研究,并正在往大规模集成的方向摸索。目前,基于超导约瑟夫森结体系的技术路线在当前阶段走在了前面,但近年来基于半导体的门控量子点技术发展迅速,未来的量子计算机究竟采取哪种技术路线尚未定论。

  本源量子首席科学家、中国科学技术大学郭国平教授自2010年主持连续承担了我国“固态量子芯片”和“半导体量子芯片”国家重点研发计划(973)项目。

  目前,本源量子与中国科学技术大学合作研发的第一代半导体二比特量子芯片—玄微,采用半导体量子点系统可以很好地结合和利用现代半导体微电子制造工艺,通过纯电控的方式制备、操控与读取量子比特更具稳定性。可以实现超快精确控制和长相干快操控编码。

  本源量子自主研发的第一代超导六比特量子芯片—夸父,具备高达99.7%的单量子逻辑门保真度,与当前国际同类水平(99.94%)仅有一步之遥。

  其中量子阻抗匹配参量放大器OriginQ-IMPA-6650能达到15-30 dB的增益,在高带宽模式下能达到20 dB的增益以及高于400 MHz的增益带宽,噪声低至标准量子极限,是国内最好的同类型量子参量放大器。

  同时,本源量子正在研制具备更高增益带宽、性能更稳定的量子行波参量放大器,它预计将能用于至少20个量子比特的并行读取。

  为了提高量子芯片的性能,封装技术必不可缺。本源量子基于量子计算芯片以及量子参量放大器分别研制了多种立体封装技术,能够大幅降低信号串扰,抑制环境噪声。

  最新研发的第三代全封闭量子芯片封装可用于完成1-6位量子CPU的封装,并提供室温以及极低温的测试接口。

  量子芯片的研制比传统芯片的研制更加艰辛。我们不仅要攻关量子芯片工艺制程,更要持续不断地改进量子芯片的原理设计。本源量子将持之以恒地坚持以量子芯片为核心的量子计算技术的研发,致力于早日研制出实用量子计算机。