一家初创公司已经证明其硅量子芯片可以在不损失精度的情况下大规模制造

澳大利亚新南威尔士大学（UNSW Sydney）初创公司Diraq宣布重大成果，其开发的硅量子芯片首次证明能在晶圆厂的标准制程环境中维持99%保真度，不再只是实验室里的概念验证。 这项研究由 Diraq 与比利时校际微电子研究中心（imec） 合作完成，并发表在《Nature》期刊。该合作证实，通过标准半导体制造工艺生产的芯片，其可靠性与 UNSW 实验室研发的原型机一致。

据 UNSW 工程学院教授、Diraq 创始人兼首席执行官安德鲁・杜扎克（Andrew Dzurak）介绍，此前业界尚未证实实验室原型机中实现的精度水平（量子计算中称为 “保真度”）能在大规模生产中复现。“如今已明确，Diraq 的芯片完全兼容沿用数十年的制造工艺。”

全球基准

在《自然》杂志发表的论文中，研究团队报告称，由 Diraq 设计、imec 制造的器件在双量子比特（qubit）操作中实现了超 99% 的保真度。这一成果是 Diraq 量子处理器迈向 “实用规模” 的关键一步 —— 当量子计算机的商业价值超过运行成本时，即达到这一临界点。这是美国国防高级研究计划局（DARPA）发起的 “量子基准计划”（Quantum Benchmarking Initiative）设定的核心指标，该计划旨在评估 Diraq 等 18 家企业能否实现这一目标。

实用规模的量子计算机有望解决当前最先进的高性能计算机也无法处理的问题。但要突破这一阈值，需在数百万量子比特中存储和操控量子信息，以克服量子态脆弱性带来的误差。杜扎克教授指出：“量子计算实现实用规模的关键，在于找到规模化生产高保真度量子比特的商业可行路径。”“Diraq 与 imec 的合作表明，硅基量子计算机可依托成熟的半导体产业构建，这为制造包含数百万量子比特且最大化保真度的芯片开辟了成本效益路径。”

硅基材料在量子研发中的优势

硅正成为量子计算机材料领域的领跑者—— 它能在单芯片上集成数百万量子比特，并与当今价值万亿的微芯片产业无缝衔接，沿用将数十亿晶体管植入现代计算机芯片的技术路径。

Diraq 此前已证实，学术实验室制造的量子比特在执行双量子比特逻辑门（未来量子计算机的基本构建模块）时可实现高保真度。但尚不清楚这种保真度能否在半导体代工厂环境中复现。杜扎克教授表示：“我们的新发现表明，Diraq 的硅量子比特可通过半导体代工厂广泛采用的工艺制造，以兼具成本效益和产业兼容性的方式满足容错要求。”

Diraq 与 imec 曾证明，利用 CMOS 工艺（与日常计算机芯片相同的技术）制造的量子比特可实现 99.9% 精度的单量子比特操作，但对实现实用规模至关重要的双量子比特复杂操作尚未得到验证。“这一最新成果为开发全容错、功能化的量子计算机扫清了障碍，其成本效益优于任何其他量子比特平台。” 杜扎克教授总结道。