韩国成均馆大学量子信息工程系郑渊旭教授研究团队日前宣布，成功自主研发了量子计算机的核心部件，同时也是韩国国家战略部件的TWPA(行波参量放大器)。

　　由郑渊旭教授与金永斗、高永宇、朴钟元研究员参与的研究团队，自去年12月获得首个工作级晶圆后，目前正向国内外研究者分发工程样品并验证性能，正在进行技术开发的收尾工作。本次TWPA的开发，从芯片的设计、制造、封装到极低温评估分析，全过程均由成均馆大学以自有技术完成。

　　近年来，量子计算机技术发展迅猛，产业化进程不断加速，其中超导技术是全球大企业主要采用的代表性量子计算机实现方式。成均馆大学研究团队拥有世界级的超导量子芯片整体能力，引领着国内超导量子计算机研究，此前已成功供应20至50量子比特规模的量子处理器。

　　量子计算机的基础是能够叠加0和1状态进行数据读写的量子比特，而量子信号极其微弱，因此需要无噪声的超精密信号放大器来准确读取信号。TWPA(行波参量放大器)是量子计算机运行必不可少的核心部件，是一种在量子力学原理允许的范围内实现近乎无噪声的信号放大器。该技术难度极高，目前仅有极少数先行国家掌握其制造技术，是量子技术的核心部件。

　　本次研发完成的TWPA是由2980个约瑟夫森结构成的超导芯片，是与量子处理器一同在极低温环境下运行的量子计算机系统的代表性核心部件。成均馆大学研发的TWPA拥有20dB以上的增益、1GHz以上的频率带宽、-100dBm以上的饱和功率、1dB以下的插入损耗等世界级性能，同时确保了商业化所需的高良率、量产性及封装技术在内的全过程自主能力。这标志着韩国量子技术实力迈上了新台阶，也是未来实现跃升的重要里程碑。

　　高性能TWPA技术目前仅在美国等部分先行国家取得成功，包括该技术在内的参量放大器技术，因其军民两用特性，与尖端半导体技术一同被列为出口管制极为严格的代表性品类。

(左图)成均馆大学研究团队研发的TWPA封装外观，(右图)成均馆大学研究团队研发的TWPA芯片照片
 

　　主导本次研发的金永斗研究员表示：“从设计到芯片制造，整个过程能够如此迅速地完成，得益于成均馆大学的实力，同时也归功于韩国积累的半导体技术。我希望成为量子芯片领域世界第一的主角。”他还表示：“得益于我们团队多年来持续研究和开发的超导量子比特及量子处理器芯片工艺、极低温微波封装技术，本次TWPA的封装设计和优化也极为顺利。不知不觉间，我感受到我们已经积累了能够与世界领先水平并驾齐驱的超导量子技术研发能力。”

　　郑渊旭教授表示：“这一成果在量子技术全球快速迈向产业化的关键时期，具有多重重要意义：我们自主掌握了量子计算机核心部件技术;为应对战略部件出口管制，以纯国产技术开发了尖端量子芯片的全流程;同时确保了商业化所需的良率与量产性。这为我国量子材料、零部件、装备领域的发展奠定了转机。”他接着补充道：“我们计划通过技术转让或创业等方式推进该成果的商业化，成均馆大学研究团队将继续支持研发，以保持全球竞争力。成均馆大学作为全球量子技术合作生态圈的一员，将致力于培养引领量子技术实用化的人才，并持续发挥作为引领国内外量子技术的研究与教育枢纽的作用。”
       （文中姓名均为音译）

来源：韩国大学期刊