2026年5月19日——本周，在ITF World大会上，全球领先的先进半导体技术研究与创新中心imec展示了全球首个成果：采用高数值孔径极紫外（High NA EUV）光刻技术制造的量子点量子比特器件。这一成就标志着向实现更可靠量子比特的工业化扩展迈出了里程碑式的一步。据该团队所知，这是首个采用High NA EUV光刻技术制造的集成硬件设备。

对于特定复杂计算问题，例如开发新药或模拟物理过程，量子计算机的性能可能呈指数级超越经典计算机。然而，要构建一台实用的量子计算机，研究人员需要将数百万个高可靠性、精确控制的量子比特（量子计算机的计算单元）连接起来。

在当前研究的多种量子平台中，硅量子点自旋量子比特被认为是实现工业规模扩展的候选方案，常被称为“工业级量子比特”。其生产工艺与标准硅基计算机芯片（CMOS）的生产高度兼容，而imec在过去数十年中正是在该研究领域建立了全球权威地位。

“我们可以利用数十年来的半导体创新成果，并复用整个硅基扩展生态系统，将量子器件从实验室实验推向大规模、可制造的系统。这正是硅基量子比特的明显优势所在，”imec项目负责人兼量子集成工程师Sofie Beyne解释道。

硅量子点自旋量子比特将电子限制在硅纳米结构（栅极层）内。被捕获电子的“自旋状态”用于存储量子信息。必须最小化各栅极之间的间隙，以限制环境噪声。imec已成功制造出一个功能性的量子比特网络，其间隙仅为6纳米。得益于该硬件组件的纳米级尺寸，理论上可将数百万个量子比特集成到单个芯片上。

“High NA EUV能够实现硅量子点量子比特的精确图案化。由于相邻量子点间的耦合强度随它们之间的间隙呈指数级增长，因此研究人员需要在量子点的控制电极之间可靠地图案化出几纳米的间隙。这确实是一项工程壮举，这要归功于该团队的集成与图案化团队，以及ASML卓越的High NA EUV技术，”imec院士兼量子计算项目总监Kristiaan De Greve表示。

这一演示建立在imec先前在硅量子点自旋量子比特方面的成果之上，该成果已证明CMOS兼容工艺能够实现低电荷噪声和稳定的量子比特操作。通过在生产工艺中加入High NA EUV光刻技术，研究重点从实验室中的单个演示器件转向了300毫米晶圆厂兼容、可复制的量子比特。

尽管High NA EUV光刻技术显然对于驱动先进人工智能和高性能计算快速发展的亚2纳米逻辑及高密度存储器技术至关重要，但如今已日益清晰，该技术还将在未来量子计算的硬件领域发挥关键作用。