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Intel低温量子计算控制芯片细节 最多128个量子位

2020-02-20 09:36:03 来源:快科技

【大比特导读】基于这些能力,Intel解决了构建强大量子系统所面临的一系列重大挑战,大大增强了量子实用性,包括可扩展性、灵活性、保真度。

2019年12月11日,Intel研究院宣布推出代号为“Horse Ridge”的首款低温控制芯片,实现了对多个量子位的控制,可加快全栈量子计算系统的开发步伐,堪称量子实用性道路上的一个重要里程碑。

2020年2月18日,Intel研究院联合QuTech(荷兰代尔夫特理工大学与荷兰国家应用科学院联合创立),在旧金山举办的ISSCC 2020年国际固态电路会议上发布了一份研究报告,首次披露了全新低温量子控制芯片“Horse Ridge”的诸多关键技术特点。

基于这些能力,Intel解决了构建强大量子系统所面临的一系列重大挑战,大大增强了量子实用性,包括可扩展性、灵活性、保真度。

Intel强调,落实量子实用性是一场漫长的马拉松,而量子研究界目前才刚刚跑完这场马拉松的头一公里。要想将量子计算应用于实际问题,就必须能扩展到数千个量子位,同时还要控制这些量子位,并保证高保真度。

Horse Ridge使用高度集成的SoC片上系统来加快设置速度,极大地简化了当前运行量子系统所需的复杂控制电子设备,并改进了量子位性能,同时还使系统能够高效扩展到量子计算所需的更多量子位,以便解决实际存在的现实应用问题。

Intel研究院首席工程师Stefano Pellerano手持Horse Ridge芯片

Horse Ridge关键技术细节:

- 可扩展性:

采用Intel 22nm FFL(FinFET低功耗) CMOS工艺制造,集成式SoC设计,将四个RF射频频道集成在一个设备之中。

利用“频率复用”技术,每一个频道可以控制多达32个量子位。该技术将多路基带信号调制到一系列不重叠的频带上,每个频带用来传送单独的信号。

利用这四个频道,Horse Ridge可望通过单个设备控制多达128个量子位,显著减少所需的电缆和机架仪表数量。

- 保真度:

量子位数量的增加会带来其他问题,对量子系统容量和运行提出挑战,潜在影响之一就是量子位保真度和性能的下降。

Horse Ridge优化了频率复用技术,可以支持系统扩展,并减少“相移”错误。相移是指在不同频率控制多个量子位时出现的一种现象,会导致量子位之间的串扰。

Horse Ridge使用的多个频率可以高精度“调谐”,使量子系统在用同一射频线路控制多个量子位时,能够适应并自动校正相移,提高量子门保真度。

- 灵活性:

Horse Ridge可以覆盖很宽的频率范围,能够控制超导量子位(传输子)和自旋量子位。

传输子的频率通常在6-7GHz左右,自旋量子位频率则为13-20GHz左右。

Intel正在研究硅自旋量子位,有可能在高达1开尔文(零下272.15摄氏度)的温度下工作。

有了这项研究奠定的基础,Intel有望成功集成硅自旋量子位器件和Horse Ridge的低温控制器,从而将量子位和控制器件集成到一个精简封装中。

Intel研究院量子硬件总监Jim Clarke表示:“如今,量子研究人员只用到少量的量子位。他们使用的是规模较小、定制化的系统,有着复杂的控制和互连机制。Intel Horse Ridge大大降低了这种复杂性。为了实现量子实用性需要数千个量子位,而通过系统性地将规模扩展至数千个量子位,我们正继续稳步推进,让商业上可行的量子计算在未来成为现实。”

 

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