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俄羅斯開發次埃級製程技術 量子處理器發展取得突破

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鮑曼莫斯科國立技術大學(BMSTU)與俄羅斯國營杜霍夫自動化科學研究院(VNIIA)合作,成功開發出一種用於下一代處理器的次埃級(sub-angstrom)製程技術。這項名為 iDEA(離子束誘導缺陷活化) 的創新技術,能夠以正負0.2埃(約一個原子直徑)的超高精度製造計算設備的邏輯元件。這項突破為俄羅斯大規模生產擁有數千個超導量子位元(人工原子)的量子處理器鋪平了道路,顯著加速了實用混合超級電腦的發展。

俄羅斯量子中心科學總監 Alexey Akimov 指出,iDEA技術透過聚焦氖離子束,有效解決了超導量子位元在製造後存在的差異問題,這對於量子電腦的穩定運行至關重要。不同於傳統透過額外控制量子位元來修正的方法,iDEA實現了在「硬體」層面直接調整量子位元,且調整後的特性可長期保持。這項成果已發表於《科學進展》(Science Advances)期刊,並已在俄羅斯申請專利,國際專利申請也在進行中。

隨著半導體產業邁向「埃時代」,電晶體尺寸不斷微縮,但要達到更小的尺寸,需要全新的物理操作原理。iDEA技術利用獨特的物理機制,精確控制隧穿介電層的厚度,使其達到正負0.2埃的精度。這種精確控制對於超導量子協同處理器至關重要,因為量子系統對製造精度要求極高,要求人工原子近乎相同。

iDEA技術尤其解決了量子位元頻率不匹配導致的錯誤率問題。透過氦或氖離子束在原子級別修改晶體結構,每個量子位元可在僅一秒內被調整到目標頻率,偏差不超過正負0.35%,使得量子電路的良率接近100%。

iDEA技術已證明能夠在超導量子協同處理器中成功運行材料科學演算法,並有望實現千位元以上量子處理器的製造,且良率接近99%。這項技術在聚焦離子束加工人工原子方面處於全球領先地位,相比競爭對手,其處理速度更快、精度更高、損壞更小。

除了量子運算,iDEA技術還可應用於其他依賴隱藏介電層的後CMOS處理器,如電晶體、憶阻器和磁性斯格明子等,這些是下一代計算和人工智慧系統的關鍵組件。這項技術的突破,為克服傳統半導體處理器的物理和能源限制,並實現後CMOS架構的實際應用。

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關鍵字:量子運算