中国科学家突破！超低温量子接口技术：无修调CMOS电压基准引领新篇章

中国科学技术大学微电子学院的一项最新研究成果，在量子计算领域引起了广泛关注。该校程林教授携手澳门大学罗文基教授的研究团队，在超低温量子接口基准电路技术上取得了重大突破。

该研究团队成功研发出一种无需修调的超低温低功耗CMOS电压基准电路，该电路能够在极端温度条件下保持高精度稳定输出。这一创新成果不仅为量子计算的规模化应用提供了关键技术支持，还发表在了固态电路领域的权威期刊上。

在量子计算领域，尤其是超导量子计算机，为了降低热噪声对量子比特的影响，通常需要在接近绝对零度的环境下运行。这就要求量子计算机具备大量高保真量子位和控制接口电路，以确保信号在室温的经典域和低温的量子域之间高效传递。然而，基准电路作为接口电路模块的核心部分，其性能稳定性直接关系到量子计算机的可靠性。

传统标准CMOS器件在超低温环境下会出现一系列问题，如阈值电压漂移、非线性效应加剧等，这些问题使得量子接口基准电路的适应性面临巨大挑战。为了克服这些难题，研究团队提出了一种全新的解决方案，设计了一种具有自补偿功能的超低温低功耗CMOS电压基准电路。

该基准电路在300K至4K的超宽温度范围内表现出色，不仅实现了高精度电压输出，还展现出了卓越的鲁棒性。通过采用标准CMOS 180nm工艺，研究团队共测试了两个批次的80枚芯片。测试结果显示，该基准电路仅需单次模型校准，即可实现跨批次免修调操作，其平均温度系数为76.9ppm/K，电压波动仅为0.72%，温度和工艺精度均达到了极高水平。

该基准电路在300K到4K的工作范围内功耗极低，仅为195-304nW，输出电压均值为1.045V。在标准CMOS工艺下，该电路实现了纳瓦级的超低功耗，同时对工艺、电压和温度变化具有出色的稳定性。这一特性使得该电路能够以较低的成本集成到量子接口电路以及用于超低温环境下的宇航探测等芯片中，为这些应用提供了可靠的解决方案。

研究团队的创新不仅在于电路设计本身，更在于他们提出的自补偿技术，该技术有效解决了超低温环境下CMOS器件性能不稳定的问题。这一突破不仅为量子计算领域带来了福音，也为其他需要在极端条件下工作的电子设备提供了有益的参考。

随着量子计算技术的不断发展，对高性能基准电路的需求将日益增长。中国科学技术大学与澳门大学联合研究团队的这一成果，无疑为量子计算的未来应用奠定了坚实的基础。