近日，英特爾、Bluefors*和 Afore*合作推出了首款 Cryogenic Wafer Prober，這是一款量子低溫探測儀，旨在加快量子計算解決方案的研究。英特爾發現需要借助量子測試工具來收集更多關于量子芯片(即“量子位”)的數據。

量子計算面臨的最大挑戰之一就是數據收集和數據訪問。如今，每個量子處理器都會在低溫稀釋制冷機中接受數月的測試，以確定處理器是否工作。傳統晶體管的測試方式則截然不同。借助合適的工具，英特爾可以在一小時左右對300mm 晶圓上的晶體管較大子集進行特征化提取，并迅速將反饋回路傳回到生產線。然而，對于量子計算，量子位的特性必須在接近絕對零度的低溫下才能測量。截至目前，量子位的電學特性描述與傳統晶體管相比非常緩慢，即使是小數據集的收集也常常需要幾天時間。

但是借助 Cryogenic Wafer Prober，英特爾能夠將自動收集有關自旋量子位的信息所需的時間從幾周縮短到幾分鐘，這些信息包括量子噪聲源、量子點的質量以及構建自旋量子位的重要材料。

英特爾量子硬件總監 Jim Clarke 博士表示：“基于我們在晶體管工藝技術方面的專長，我們認為有必要為半導體自旋量子位建立一條 300mm 的大容量制造和測試線。我們專注于量子的可制造性和規模性，通過低溫探測儀的快速反饋，英特爾能夠加快在量子方面的科學研究。在過去的一年里，英特爾通過與 Bluefors 和 Afore 合作，結合我們的技術專長，打造出了一個能夠在量子體系中運行的快速電學表征描述工具。我們希望這款工具能夠幫助整個行業加快量子計算研究的進展。”

Bluefors 是無冷凍劑稀釋制冷系統的領導者并專注于量子計算。Afore 是芬蘭領先的微機電系統 (MEMS) 測試解決方案提供商。英特爾與這兩家公司合作設計并制造了該探測儀。作為第一款量子計算的測試工具，Cryogenic Wafer Prober 能夠讓研究人員在低至幾開氏度的環境下測試 300mm 晶圓上的量子位。首款 Cryogenic Wafer Prober 將與幾臺量子計算稀釋制冷機共同部署在英特爾的俄勒岡園區。

“一年多以前，英特爾聯系了我們，希望尋找一種能夠在幾開氏度的環境下探測 300mm 晶圓的工具，”Bluefors 首席銷售官兼首席科學家 David Gunnarsson 博士說，“這確實是一個挑戰，為了能夠開發出這樣的工具，我們聯系了另一家芬蘭公司 Afore，該公司在專業化晶圓探測系統方面具有豐富的經驗。我們共同構想出低溫晶圓探測儀的設計方案，并且現在已經制造并組裝好了這款儀器。我們十分興奮，很期待看到這款工具將為量子計算的未來帶來的進步。”

通過Cryogenic Wafer Prober對多個英特爾量子位設備進行特征提取的初始數據顯示，與室溫下相比， 300mm 晶圓在低溫下的量子位柵極“開啟”所需的電壓會增加。（圖片來源：英特爾公司）

在首次演示低溫晶圓探測儀的效用時，英特爾在俄勒岡州 300mm 生產線上，對英特爾硅芯片量子位制造流程中制造的晶圓上的100多個量子位結構的電學開啟特效進行了測量。附圖顯示出這款工具收集大容量低溫數據的突出能力，并建立了室溫和低溫之間開啟電壓增加的統計學相關性。有了這款工具，英特爾將能夠加快對硅芯片自旋量子位生產線的反饋，并加快量子計算的研發。