为量子计算机芯片的制造设定新的精度标准真相究竟是什么？

新南威尔士大学量子计算工程师团队与墨尔本大学的同事密切合作，打破了精密制造领域的新纪录，以寻求制造未来量子计算机的硅芯片。

在Advanced Quantum Technologies上发布的一篇论文，该团队表明，磷离子可以以99.95的置信度注入硅晶体中，同时精确地位于芯片内。

这一成就意义重大，因为基于离子注入的制造方法与今天在传统计算机中制造二进制位的方法相同。因此，它提供了一种灵活且可扩展的方式来为量子计算机制造供体量子比特，而无需“重新发明轮子”。

新南威尔士大学的Andrea Morello教授团队在基于硅中单个磷原子的自旋的硅量子比特开发方面处于世界领先地位。这些都是非常好的量子比特——它们支持高保真量子操作、长时间保存量子信息等——但可靠地制造它们会带来一个技术难题。

为了对原子已经放置在晶体中具有很高的信心，人们希望以高能量将其加速到芯片中。另一方面，射入芯片的高能原子在最终停止的位置将有很大的不确定性。

由丹妮尔·霍姆斯博士领导的这篇新论文展示了解决这一难题的方法。该团队没有单独植入磷离子，而是植入了分子离子PF2+，其中磷伴随着两个氟原子。分子以高能量射入芯片，从而可以以99.95%的置信度检测撞击。然而，只有不到一半的能量属于P原子。分子一碰到芯片表面就会破裂，然后从那里开始，P原子缓慢移动并在明确定义的位置停下来。

此外，研究人员能够证明“两个杂散的氟原子不会对磷量子比特的操作造成任何问题”，根据进行量子测量的新南威尔士大学博士生本杰明·威廉的说法。植入后，设备经过快速的高温过程，使 F 原子扩散，而 P 原子保持在原位。

通过在不影响检测信号的情况下提高贴装精度，“我们既可以吃蛋糕，也可以吃蛋糕”，Holmes博士总结道。