英特尔推出超低温量子控制芯片Horse Ridge II

英特尔 推出了第二代低温控制芯片Horse Ridge II,这标志着该公司在克服可扩展性方面的又一个里程碑,这是量子计算的最大障碍之一。

在2019年推出的第一代Horse Ridge控制器创新的基础上,horse Ridge II支持增强的功能和更高的集成度,以优雅地控制量子系统。新功能包括操纵和读取量子位状态并控制纠缠多个量子位所需的多个门的电位的能力。

“借助horse Ridge II,英特尔凭借在集成电路设计,实验室和技术开发团队中广泛的跨学科专业知识,将继续领导量子低温控制领域的创新。

“我们认为,增加qubit的数量而不解决所导致的布线复杂性类似于拥有一辆跑车,但始终会阻塞交通。

“Horse Ridge II进一步简化了量子电路的控制,我们希望这一进展能够带来更高的保真度和更低的功率输出,使我们向“无流量”集成量子电路的开发迈进了一步。”量子硬件,组件研究组,英特尔

为什么重要

当今的早期量子系统使用具有许多同轴电缆的室温电子设备,这些电缆被连接到稀释冰箱内的qubit芯片。由于尺寸,成本,功耗和冰箱的热负荷,这种方法无法扩展到大量的量子位。

借助最初的Horse Ridge,英特尔通过根本上简化了多机架设备和成千上万条电线进出冰箱以操作量子机的需求,迈出了应对这一挑战的第一步。

英特尔用高度集成的片上系统(SoC)代替了这些笨重的仪器,从而简化了系统设计,并使用复杂的信号处理技术来缩短设置时间,改善量子位性能,并使工程团队能够有效地将量子系统扩展到更大的量子位数量。 。

关于新功能

Horse Ridge II建立在第一代SoC产生射频脉冲以控制qubit状态(称为qubit驱动)的能力的基础上。它引入了两个附加的控制功能,从而为将外部电子控件进一步集成到在低温冰箱内部运行的SoC中铺平了道路。

新功能使:

  • 量子位读数:该功能授予读取当前量子位状态的能力。读数意义重大,因为它允许进行片上低延迟量子位状态检测,而无需存储大量数据,从而节省了内存和功耗。
  • 多门脉冲:能够同时控制多个qubit门的电位的能力对于有效的qubit读取以及多个qubit的纠缠和操作至关重要,这为朝着更具扩展性的系统铺平了道路。

通过在集成电路中运行的可编程微控制器的添加,Horse Ridge II可以在执行三种控制功能方面提供更高级别的灵活性和复杂的控制。

该微控制器使用数字信号处理技术对脉冲执行额外的滤波,有助于减少量子位之间的串扰。

Horse Ridge II使用Intel 22nm低功耗FinFET技术(22FFL)实现,其功能已通过4开尔文验证。如今,一台量子计算机的工作范围在毫微尔文范围内-仅比绝对零值高出几分之一。

但是,硅自旋量子比特(这是英特尔量子努力的基础)具有使其可以在1开尔文或更高温度下运行的特性,这将大大降低制冷量子系统的难度。

英特尔的低温控制研究致力于使控件和硅自旋量子位达到相同的工作温度水平。

如Horse Ridge II所示,该领域的不断进步代表了当今用于扩展量子互连的蛮力方法所取得的进步,并且是该公司长期量子实用性愿景的关键要素。

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