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澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（CSIRO）攜手國際科研團(tuán)隊(duì)，在量子技術(shù)與半導(dǎo)體制造的交叉領(lǐng)域取得里程碑式突破。其開發(fā)的量子機(jī)器學(xué)習(xí)（QML）模型成功應(yīng)用于半導(dǎo)體設(shè)計(jì)流程，首次實(shí)現(xiàn)量子技術(shù)對傳統(tǒng)芯片制造工藝的優(yōu)化。這一成果標(biāo)志著全球首個(gè)基于量子技術(shù)的半導(dǎo)體解決方案正式問世，相關(guān)研究發(fā)表于《Advanced Science》期刊。 量子核學(xué)習(xí)破解小數(shù)據(jù)建模難題 半導(dǎo)體制造中，歐姆接觸電阻的精準(zhǔn)建模是提升器件性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但傳統(tǒng)方法受限于高維參數(shù)空間與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)稀缺的矛盾。CSIRO團(tuán)隊(duì)開發(fā)的量子核對齊回歸器（QKAR）通過5個(gè)量子比特實(shí)現(xiàn)特征提取，創(chuàng)新性地結(jié)合淺層泡利-Z特征映射與可訓(xùn)練量子核對齊層，在僅159個(gè)氮化鎵高電子遷移率晶體管（GaN HEMT）樣本的條件下，將歐姆接觸電阻建模的平均絕對誤差降至0.338Ω·mm，較經(jīng)典機(jī)器學(xué)習(xí)模型提升顯著。 研究團(tuán)隊(duì)通過制造新型氮化鎵器件驗(yàn)證模型泛化能力，發(fā)現(xiàn)量子核譜分析可捕捉經(jīng)典方法遺漏的非線性關(guān)聯(lián)。論文第一作者王澤恒博士指出：“量子機(jī)器學(xué)習(xí)在高維小數(shù)據(jù)場景中展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢，其通過量子態(tài)疊加與糾纏特性，天然具備處理復(fù)雜特征交互的能力，為半導(dǎo)體工藝優(yōu)化開辟了新路徑。” 跨學(xué)科協(xié)作攻克技術(shù)壁壘 該突破得益于全球科研力量的深度協(xié)同。北京大學(xué)、松山湖材料實(shí)驗(yàn)室及香港城市大學(xué)提供關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集，墨爾本大學(xué)與Quantum Motion參與量子算法設(shè)計(jì)，米蘭大學(xué)、格拉納達(dá)大學(xué)及東京大學(xué)聯(lián)合驗(yàn)證量子編碼的容錯(cuò)性。研究特別采用與當(dāng)前含噪中等規(guī)模量子（NISQ）硬件兼容的電路架構(gòu)，確保技術(shù)可落地性。 CSIRO量子技術(shù)主管表示：“我們正與商業(yè)量子計(jì)算服務(wù)商合作，利用更高性能的量子處理器拓展應(yīng)用場景。未來三年，量子機(jī)器學(xué)習(xí)有望在傳感器數(shù)據(jù)壓縮、醫(yī)療影像分析等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化突破�！� 重塑全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)格局 此項(xiàng)技術(shù)已通過新器件實(shí)測驗(yàn)證，可顯著降低先進(jìn)制程的研發(fā)成本與周期。據(jù)行業(yè)分析，量子建模技術(shù)將使2納米以下芯片的參數(shù)優(yōu)化效率提升，特別適用于AI加速器、光子芯片等復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。英國《自然》雜志評論稱：“澳大利亞團(tuán)隊(duì)證明了量子優(yōu)勢在工業(yè)場景的可行性，這或?qū)⒁l(fā)全球半導(dǎo)體設(shè)計(jì)范式的變革。” 隨著臺(tái)積電、三星等巨頭加速3納米以下制程競爭，CSIRO的突破為行業(yè)提供了替代技術(shù)路線。研究團(tuán)隊(duì)透露，其開發(fā)的自適應(yīng)量子核算法已應(yīng)用于金屬納米粒子傳感器陣列，實(shí)現(xiàn)污水監(jiān)測數(shù)據(jù)的高效壓縮，進(jìn)一步拓展量子機(jī)器學(xué)習(xí)的工業(yè)邊界。 目前，該技術(shù)已引發(fā)英特爾、ASML等企業(yè)的密切關(guān)注。澳大利亞政府同步宣布將追加投入，支持量子芯片中試線建設(shè)，力爭在2030年前建成全球首個(gè)量子半導(dǎo)體制造創(chuàng)新中心。這場由量子計(jì)算驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)業(yè)革命，正重塑人類對微觀世界的操控極限。 |
