量子芯片生产有了激光手术刀 可精准剔除瑕疵

  记者日前从安徽省量子计算工程研究中心获悉，国内首个专用于量子芯片生产的MLLAS-100激光退火仪（简称“激光退火仪”）已研制成功，可解决量子芯片位数增加时的工艺不稳定因素，像“手术刀”一样精准剔除量子芯片中的“瑕疵”，增强量子芯片在向多比特扩展时的性能，从而逐步提升量子芯片的良品率。

  据了解，该激光退火仪由合肥本源量子计算科技有限责任公司完全自主研发，可达到百纳米级超高定位精度，对量子芯片中单个量子比特进行局域激光退火，从而定向控制修饰量子比特的频率参数，解决多比特扩展中比特频率拥挤的问题，助力量子芯片向多位数扩展。

  “我们在量子芯片生产的全部过程中会通过量子芯片的‘火眼金睛’无损探针仪来发现量子芯片的优劣，对于其中的‘坏品’、‘次品’，会采取了激光退火仪去处理其存在的问题，就像是医生做手术一样，这把‘手术刀’能够‘对症下药’，改善其中‘不良’的部分，来提升量子芯片的品质。”安徽省量子计算工程研究中心副主任贾志龙博士说，之前发布的量子芯片无损探针仪和这台量子芯片激光退火仪都属于量子芯片工业母机，前者是察觉缺陷，后者是处理问题，它们之间相互配合，才能够生产出更高质量的量子芯片。

  据贾志龙介绍，激光退火是对材料来局域热处理的过程。传统的激光退火常用于大型材料的加工，作用是降低材料硬度、消除残余应力、稳定尺寸、消除材料缺陷等。传统的激光退火能量高，作用尺寸范围大。量子芯片的激光退火是对超导约瑟夫森结（超导量子比特的核心结构）的氧化层进行局域热处理，使其中的氧原子发生扩散，从而改变约瑟夫森结的参数。由于约瑟夫森结的尺寸只有百纳米左右，氧化层更是只有几个原子的厚度，量子芯片的激光退火对激光能量和坐标的控制精度要求更高，是更精细的操作。

  据中国科学技术大学教授郭国平介绍，量子计算机是具备极其重大战略价值的国之重器，被喻为“信息时代”。代表量子计算机能力水平的一个重要参数是它的量子比特位数，量子比特位数越高，其计算能力越强。

  贾志龙表示，未解决更高位数量子计算机中的多比特量子芯片生产问题，我们自主研发了该设备。这台激光退火仪拥有正向和负向两种激光退火方式，可以在生产的全部过程中灵活调节多比特超导量子芯片中量子比特的关键参数。同时，该设备还可用于半导体集成电路芯片、材料表面局域改性处理等领域，目前已在国内第一条量子芯片生产线上投入使用。

  据悉，本源量子是中国第一家量子计算公司，拥有国产首个工程化超导量子计算机，始终致力于超导与硅基半导体两条产线工艺的量子计算芯片的研发，目前已建设全国第一条量子芯片生产线，发布国内首个量子芯片设计工业软件“Q-EDA”本源坤元，进一步实现我们国家量子芯片的自主研发及产业化生产，助力我国在全球新一轮量子计算竞争中抢占先机。