比利時微電子研究中心(imec)展示高品質的12吋晶圓矽基量子點自旋量子加工技術,元件在1Hz頻率下的平均電荷雜訊為0.6μeV/OHz,且數值達到統計顯著性。就雜訊表現而言,這些數值是目前在12吋晶圓相容製程中所取得的最低雜訊值。這麼低的雜訊值可以實現高保真度的量子控制,因為降低雜訊對於維持量子相干性與高保真度控制來說是關鍵。在12吋晶圓矽基金屬氧化物半導體(MOS)量子點製程中,此次研究重複取得並再現展示這些數值,可能實現基於矽基量子點的大規模量子電腦。
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運用最先進的12吋晶圓整合流程所製成的矽基自旋量子點 |
矽材量子點自旋量子位元是用來實現大規模量子電腦的潛力構件,出於兩大原因:第一,矽材自旋量子位元屢次在實驗室環境中證實了其具備較長的量子相干時間(反映量子儲存資訊時間較長的指標),並能以高保真度維持量子閘運作,所以這些量子是公認且經過測試、具備現實發展前景的技術。第二,這點對長期可行性來說可能也更為重要,那就是這項潛在技術可與互補式金氧半導體(CMOS)製造技術相容且緊密相連,因此可能可以透過矽基量子點結構所需的先進後段製程內連技術,實現晶圓等級的均勻度與良率。
矽基量子點自旋量子位元目前有好幾種,imec目前都在進行研究。此次研究中,量子點自旋量子採用MOS量子點的結構,該結構就像是修正版的電晶體結構,用來捕獲電子或電洞的單一自旋。為了達到較長的量子相干時間,量子點的雜訊—特別是電荷雜訊,應該盡量越低越好。這種雜訊通常是由剩餘電荷產生,在量子點附近或其內部遭到捕獲,而為了提高自旋量子位元的性能,消弭這些雜訊是重點。最後會由量子點量子位元結構的完整加工堆疊來決定性能,因為任何在堆疊內產生的缺陷都必須盡可能地控制到最小。