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Intel treibt die Entwicklung bei den eigenen Quanten-Prozessoren voran und stellt heute mit Tunnel Falls einen Chip vor, der über zwölf Spin Qubits verfügt. Dies klingt zunächst nach extrem wenig, denn einige Hersteller haben bereits Quanten-Chips mit mehreren Dutzend Qubits und wollen in Kürze in die Tausende gehen.
Intel hat hier einen anderen Ansatz gewählt: Die Spin Qubits können bei 1 K betrieben werden, während supraleitende Qubits bei 20 mK gehalten werden müssen, was 50x kälter und dementsprechend aufwendiger ist. Da nur die Qubits derart kühl gehalten werden müssen, befinden sich weitere Komponenten der Quantencomputers außerhalb der Kühlung, was alles andere als ideal ist. Bei den Spin Qubits können diese Komponenten näher an die Qubits heranrücken, was die Komplexität verringert. Horse Ridge ist als Controller-Lösung ein weiterer Baustein in dieser technische einfacheren Umsetzung.
Aber Tunnel Falls hat noch weitere Vorteile, denn Intel kann auf die bewährte Fertigung in CMOS-Technik zurückgreifen. So nutzt man 300-mm-Wafer und die F1-Fabrik in Hillsboro bei Portland – ohne hierzu eine komplett eigenständige Fertigung aufbauen zu müssen. Zur Belichtung kommt vor einige Masken offenbar EUV (extreme ultraviolet lithography) zum Einsatz.
Die Ausbeute der Quanten-Chips liegt inzwischen bei 95 % und 24.000 Quanten-Dots können pro Wafer hergestellt werden. Das Full Wafer Testing, also die Controller des kompletten Wafers mit den darauf befindlichen Quanten-Dots, findet in einem kryogenen Wafer Prober bei 1,6 K statt.
Ein Silicon Spin Qubit wird über ein isoliertes Elektron in einem Quanten-Dot unter dem Gate des Transistors dargestellt. Über elektromagnetische Felder kann die Ausrichtung des Qubits kontrolliert werden. Benachbarte Qubits können miteinander interagieren. Tunnel Falls besteht aus einem Array aus zwölf dieser Qubits. Ein einzelner Quanten-Dot hat in etwa die Größe von 50 nm und damit sieht sich Intel auf der sicheren Seite, seine Spin Qubits auf eine größere Anzahl skalieren zu können.
Für Tunnel Falls kooperiert Intel mit dem Laboratory for Physical Sciences (LPS) an der Universität von Maryland sowie dem College Park’s Qubit Collaboratory (LQC). Beide Forschungsinstitute sollen nun helfen, die Hard- und Software so vorzubereiten, dass weitere Universitäten und Forschungseinrichtungen mit eingebunden werden können.
Neben der Hardware ist die Software ein Faktor. Hier präsentierte Intel Anfang des Jahres sein SDK in der Version 1.0.