法国造出首款300mm CMOS工艺量子位

致力于开发互补金属氧化物半导体(CMOS)量子计算机的全球主要电子实验室——Leti，最近宣称在标准的300mm CMOS工艺产在线制造出第一个量子位(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组件会议(IEDM 2016)上发表“以SOI技术实现量子信息处理”的最新研究成果与细节。

缘上覆硅(SOI)纳米场效晶体管(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。 （来源：Leti）

“我们已经证实利用标准CMOS工艺产线制造量子位可为未来打造量子计算机的概念了，”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硅(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硅自旋量子位”(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)取得的量子位组件俯视图 （来源：Leti）

进一步解释，量子位的制造方式是在双闸极配置采用p型晶体管，以及使用未掺杂通道的晶体管。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。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。因此，该公司宣称为“利用标准CMOS工艺创造量子运算的‘超越摩尔定律’(More than Moore)新时代”开启了大门。

双闸极量子位组件的纵剖面TEM影像图 （来源：Leti）

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字计算机的CMOS量子计算机实现商用化。其应用领域包括平行处理、量子加密、数据库搜寻，以及为其他科学领域仿真实体量子过程。

编译：Susan Hong

本文授权编译自EE Times，版权所有，谢绝转载

关注最前沿的电子设计资讯，请关注“电子工程专辑微信公众号”。