近日，英特爾、Bluefors*和 Afore*合作推出了首款 Cryogenic Wafer Prober，這是一款量子低溫探測儀，旨在加快量子計算解決方案的研究。英特爾發(fā)現(xiàn)需要借助量子測試工具來收集更多關(guān)于量子芯片(即“量子位”)的數(shù)據(jù)。

量子計算面臨的最大挑戰(zhàn)之一就是數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)訪問。如今，每個量子處理器都會在低溫稀釋制冷機中接受數(shù)月的測試，以確定處理器是否工作。傳統(tǒng)晶體管的測試方式則截然不同。借助合適的工具，英特爾可以在一小時左右對300mm 晶圓上的晶體管較大子集進行特征化提取，并迅速將反饋回路傳回到生產(chǎn)線。然而，對于量子計算，量子位的特性必須在接近絕對零度的低溫下才能測量。截至目前，量子位的電學特性描述與傳統(tǒng)晶體管相比非常緩慢，即使是小數(shù)據(jù)集的收集也常常需要幾天時間。

但是借助 Cryogenic Wafer Prober，英特爾能夠?qū)⒆詣邮占嘘P(guān)自旋量子位的信息所需的時間從幾周縮短到幾分鐘，這些信息包括量子噪聲源、量子點的質(zhì)量以及構(gòu)建自旋量子位的重要材料。

英特爾量子硬件總監(jiān) Jim Clarke 博士表示：“基于我們在晶體管工藝技術(shù)方面的專長，我們認為有必要為半導體自旋量子位建立一條 300mm 的大容量制造和測試線。我們專注于量子的可制造性和規(guī)模性，通過低溫探測儀的快速反饋，英特爾能夠加快在量子方面的科學研究。在過去的一年里，英特爾通過與 Bluefors 和 Afore 合作，結(jié)合我們的技術(shù)專長，打造出了一個能夠在量子體系中運行的快速電學表征描述工具。我們希望這款工具能夠幫助整個行業(yè)加快量子計算研究的進展?！?

Bluefors 是無冷凍劑稀釋制冷系統(tǒng)的領(lǐng)導者并專注于量子計算。Afore 是芬蘭領(lǐng)先的微機電系統(tǒng) (MEMS) 測試解決方案提供商。英特爾與這兩家公司合作設(shè)計并制造了該探測儀。作為第一款量子計算的測試工具，Cryogenic Wafer Prober 能夠讓研究人員在低至幾開氏度的環(huán)境下測試 300mm 晶圓上的量子位。首款 Cryogenic Wafer Prober 將與幾臺量子計算稀釋制冷機共同部署在英特爾的俄勒岡園區(qū)。

“一年多以前，英特爾聯(lián)系了我們，希望尋找一種能夠在幾開氏度的環(huán)境下探測 300mm 晶圓的工具，”Bluefors 首席銷售官兼首席科學家 David Gunnarsson 博士說，“這確實是一個挑戰(zhàn)，為了能夠開發(fā)出這樣的工具，我們聯(lián)系了另一家芬蘭公司 Afore，該公司在專業(yè)化晶圓探測系統(tǒng)方面具有豐富的經(jīng)驗。我們共同構(gòu)想出低溫晶圓探測儀的設(shè)計方案，并且現(xiàn)在已經(jīng)制造并組裝好了這款儀器。我們十分興奮，很期待看到這款工具將為量子計算的未來帶來的進步?！?

通過Cryogenic Wafer Prober對多個英特爾量子位設(shè)備進行特征提取的初始數(shù)據(jù)顯示，與室溫下相比， 300mm 晶圓在低溫下的量子位柵極“開啟”所需的電壓會增加。（圖片來源：英特爾公司）

在首次演示低溫晶圓探測儀的效用時，英特爾在俄勒岡州 300mm 生產(chǎn)線上，對英特爾硅芯片量子位制造流程中制造的晶圓上的100多個量子位結(jié)構(gòu)的電學開啟特效進行了測量。附圖顯示出這款工具收集大容量低溫數(shù)據(jù)的突出能力，并建立了室溫和低溫之間開啟電壓增加的統(tǒng)計學相關(guān)性。有了這款工具，英特爾將能夠加快對硅芯片自旋量子位生產(chǎn)線的反饋，并加快量子計算的研發(fā)。