全球首台矽量子電腦誕生！英國 Quantum Motion 用半導體製程推進量子運算

英國量子運算新創 Quantum Motion 宣布，已打造出全球首台以電腦晶片製程為基礎的「矽量子電腦」，並安裝於英國國家量子運算中心（NQCC），目標是在未來推向量產。

系統設計與特色

根據官方新聞稿，Quantum Motion 採用可平鋪式架構（tileable architecture），將運算、讀出與控制電路密集排列在矽晶片上。整套系統僅需三個 19 吋伺服器機櫃，即可同時容納量子處理單元（QPU）、冷卻設備與控制系統。它同時支援 Qiskit 與 Cirq 等主流軟體框架，讓開發者可直接在既有工具上編寫量子程式。

與傳統量子電腦的差異

這套系統採用 300mm CMOS 製程，也就是所有電腦與手機晶片皆使用的「互補式金氧半導體」（Complementary Metal–Oxide–Semiconductor, CMOS）技術，以高良率和大規模生產能力著稱。相比之下，當前主流量子電腦大多依賴超導量子位元（如 IBM、Google）或光子量子位元（如 PsiQuantum），這些架構需仰賴特殊材料與龐大設備維持量子態。Quantum Motion 嘗試利用商業 CMOS 製程，在矽晶圓上建構量子位元，讓量子電腦能像一般晶片一樣交由商業晶圓廠生產。

良率與冷卻的挑戰

儘管使用半導體製程具備量產優勢，但量子位元對雜質與缺陷的敏感度卻遠高於傳統電晶體。如何兼顧良率、相干時間（coherence time）與低誤差率，仍是實際挑戰。同時，現階段的冷卻系統雖已縮小至伺服器規格，但若 qubit 擴展至百萬級規模，稀釋冷凍機的規模與能耗恐將急遽膨脹。量子電腦還沒真正跑起來，冷卻系統可能就先撐不住了。

Quantum Motion 當前系統仍屬於初步嘗試。未來要走向實用級規模，仍需跨過技術門檻。業界認為，這套新系統雖是矽量子電腦的一個里程碑，但更像是序幕，真正的考驗才正要開始。