QPUs in Stückzahlen

Intel feiert Quantendurchbruch

6. Oktober 2022, 5:38 Uhr | Heinz Arnold
Ein 300-mm-Silizium-Wafer, auf dem Intel die Spin-Qubit-Chips fertigt.
Ein 300-mm-Silizium-Wafer, auf dem Intel die Spin-Qubit-Chips fertigt.
© Intel

Intel ist der Produktion von Quantenprozessoren in hohen Volumen auf Basis bekannter IC-Fertigungsprozesse ein Stück nähergekommen.

In ihrer Transistor Research and Development Facility im Gordon Moore Park in Hillsboro, Oregon, ist es Forschern von Intel gelungen, Quantenprozessoren (QPUs) auf Basis von Spin-Qubits in Silizium mit hoher Ausbeute und Uniformität herzustellen. Die mit Hilfe der EUV-Lithografie strukturierten QPUs erzielten eine Ausbeute von 95 Prozent.

»Das ist ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg, unsere gewohnten Prozesse für die Fertigung von ICs jetzt auch auf die Produktion von QPUs anzuwenden«, lässt Intel verlauten.

Die Intel-Ingenieure Florian Luthi, Aditi Nethwewala, Stephanie Bojarski und Otto Ziets
Die Intel-Ingenieure Florian Luthi, Aditi Nethwewala, Stephanie Bojarski und Otto Ziets (v.l.n.r.) vor dem Cyroprober, der in einem Labor von Intel im Gordon Moore Park steht. Im Cryoprober werden die Spin-Qubit-QPUs auf 300-mm-Wafern bei einer Temperatur von 1,7 K getestet. Stephanie Bojarski zeigt einen solchen Wafer.
© Intel

Mit Hilfe des ihres Cryoprobers konnte Intel bei einer Temperatur von 1,7 K (-271,45 °C) zeigten, dass 12 Qubits und vier Sensoren, also insgesamt 16 Quantenpunkte auf jeweils einem Chip hergestellt werden konnten. Und das auf allen Chips, die auf dem 300-mm-Wafer Platz finden. Bisher wurden Spin-Qubits nur auf einzelnen Chips demonstriert.

Der Cryoprobers konnte mehr als 900 Single-Quantum-Dots und mehr als 400 Double-Quantum Dots in weniger als 24 Stunden charakterisieren. Mit Hilfe der statistischen Prozesskontrolle will Intel nun Fertigungsschritte identifizieren, die sich weiter optimieren lassen. Das wiederum sei entscheidend, um die Zahl der Qubits pro QPU auf Tausende oder sogar Millionen steigern und kommerzielle Quantencomputer herstellen zu können.

 Quantenchips im Prober bei 1,6 K.
Das Bild zeigt die Quantenchips im Prober bei 1,6 K. Dort lassen sich 16 Quantenpunkte (4 Sensoren und 12 Qubits) automatisch formieren. Die Ergebnisse wurden über den gesamten 300-mm-Wafer gesammelt. Das System arbeitet kontinuierlich, so dass Intel nach eigener Angabe die bisher größte Menge an Daten erheben konnte, die jemals über Quantenpunkt-Chips angesammelt wurden.   
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»Die hohe Ausbeute und Uniformität, die wir mit unseren etablierten Prozesstechniken erzielen konnten, sind Indizien dafür, dass wir erfolgreich in Richtung Kommerzialisierung voranschreiten«, sagt James Clarke, Director of Quantum Hardware von Intel. Jetzt werde Intel die Qualität der QPUs weiter verbessern und die Zahl der Qubits erhöhen

Im Detail stellt Intel die Ergebnisse ihrer Forschungen auf dem »2022 Silicon Quantum Electronics Workshop« in Orford, Québec, vor. Bei der Entwicklung hat Intel mit der niederländischen QuTech zusammengearbeitet, einem niederländischen Forschungsinstitut mit Fokus auf Quantentechnologien. Erst im März dieses Jahres hatten Intel und QuTech in einem Artikel in Nature Electronics geschildert, wie sie das erste Qubit mit Hilfe derselben Prozesstechniken herstellen konnten, die Intel für die Fertigung von ICs in riesigen Stückzahlen in den eigenen Fabs verwendet.


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