电子束光刻

要造一块量子芯片，你得在晶圆上画出各种形状：金属导线、电容极板，尤其是让量子比特能工作的那些极小的约瑟夫森结。其中有些特征只有几十纳米宽，比一根头发丝还细得多。电子束光刻就是把它们画出来的办法。它不是让光透过掩模照射，而是引导一束聚焦的电子，像一支极其精密的绘图笔，在晶圆上薄薄一层光刻胶上扫过，一点一点地把你想要的线条精确曝光出来。

它之所以行得通，是因为电子能被聚焦成比可见光小得多的光斑，于是这束电子能写出只有几纳米宽的特征，而且不需要掩模。你先在晶圆上旋涂一层对电子敏感的光刻胶。电子束扫描出图案，所到之处就把光刻胶的化学性质改变。随后用显影液把曝光过（或未曝光）的部分洗掉，留下一个模板。再透过这个模板蒸镀金属，然后溶掉剩下的光刻胶，把多余的金属一起剥离，只留下你画的形状。对于约瑟夫森结，还要配合巧妙的光刻胶技巧，比如多兰桥法，让两层薄膜彼此搭接、中间夹一薄层氧化物。

诚实的难处在于速度。因为电子束是以串行扫描的方式一次只写一个点，所以它很慢——造一块研究用芯片还行，但要量产晶圆就太慢、太贵了。所以实践中只在真正需要它那种分辨率的地方才用电子束，主要就是纳米尺度的结；而那些又大又粗的特征——导线和极板——则用快得多的光学（紫外）光刻来制作。把两者结合是标准做法，而电子束书写的慢正是当今量子芯片仍只能小批量制造、而无法像普通处理器那样大批量产出的一个实实在在的原因。