imec 率先利用high-NA光刻技术制备出量子点量子比特

imec（比利时微电子研究中心）成为全球首家采用高数值孔径极紫外光刻（High NA EUV） 工艺制造量子点量子比特的机构。

一台具备实用价值的量子计算机，需要数百万个互联互通的量子比特，同时满足高可靠性与精准控制的要求。

在目前各类研发中的量子计算技术路线里，硅基量子点自旋量子比特被认为最适合实现产业化规模化量产，也常被业内称作 “产业级量子比特”。其制造流程与主流 CMOS 芯片工艺高度兼容。

硅基量子点自旋量子比特会将单个电子束缚在硅纳米结构（栅极层）内部，并利用被捕获电子的自旋态来存储量子信息。为降低环境噪声干扰，各栅极之间的间距必须做到极致微小。

imec 现已成功制备出可正常工作的量子比特阵列，栅极间距仅为 6 纳米。依托这种纳米级器件结构，单颗芯片理论上可集成数百万个量子比特。

imec 资深研究员、量子计算项目负责人克里斯蒂安・德・格雷夫表示：“高数值孔径极紫外光刻能够实现硅基量子点量子比特的精密图形化制备。相邻量子点之间的耦合强度会随间距缩小呈指数级提升，因此我们必须在量子点控制电极之间稳定实现几纳米级的间隙刻蚀。这是一项实打实的工程突破，离不开我们的集成与光刻团队，以及阿斯麦（ASML）顶尖的高数值孔径极紫外光刻技术。”

本次成果建立在 imec 过往硅基量子点自旋量子比特的研发基础之上。此前研究已证实，采用兼容 CMOS 的工艺，能够有效降低电荷噪声，保障量子比特稳定运行。

将高数值孔径极紫外光刻引入产线后，相关研发正式从实验室单体样件演示，转向可适配 300 毫米晶圆厂、具备可量产性的量子比特研发。

众所周知，高数值孔径极紫外光刻是 2 纳米以下逻辑芯片、高密度存储芯片的核心工艺，支撑着高端人工智能与高性能计算产业的高速发展。如今这项技术也被证实，将在下一代量子计算硬件领域扮演关键角色。