Intel представляет микросхему криогенного квантового управления Horse Ridge 2-го поколения

Что нового:  На виртуальном мероприятии Intel Labs Intel представила Horse Ridge II, свой криогенный управляющий чип второго поколения, что стало еще одной вехой на пути компании к преодолению масштабируемости - одного из самых серьезных препятствий для квантовых вычислений. Основываясь на инновациях в контроллере Horse Ridge первого поколения, представленном в 2019 году, Horse Ridge II поддерживает расширенные возможности и более высокий уровень интеграции для элегантного управления квантовой системой. Новые функции включают в себя возможность манипулировать и считывать состояния кубитов, а также контролировать потенциал нескольких вентилей, необходимых для запутывания нескольких кубитов.
«Выпуская Horse Ridge II, Intel продолжает лидировать в области инноваций в области квантового криогенного контроля, опираясь на наш глубокий междисциплинарный опыт специалистов по проектированию интегральных схем, лабораторий и разработчиков технологий. Мы считаем, что увеличение количества кубитов без устранения возникающих сложностей с проводкой сродни владению спортивным автомобилем, но постоянному застреванию в пробке. Horse Ridge II еще больше оптимизирует управление квантовыми схемами, и мы ожидаем, что этот прогресс обеспечит повышенную точность и пониженную выходную мощность, что сделает нас еще на один шаг ближе к разработке интегральной квантовой схемы без трафика», - Джим Кларк, директор Intel отдела квантового оборудования, Components Research Group, Intel. 

Почему это важно: в современных ранних квантовых системах используется электроника, работающая при комнатной температуре, с множеством коаксиальных кабелей, которые проложены к чипу кубита внутри холодильника растворения. Этот подход не масштабируется на большое количество кубитов из-за форм-фактора, стоимости, энергопотребления и тепловой нагрузки на холодильник. С оригинальным Horse Ridge корпорация Intel сделала первый шаг к решению этой проблемы, радикально упростив необходимость в нескольких стойках с оборудованием и тысячами проводов, идущих в холодильник и из него, для работы квантовой машины. Корпорация Intel заменила эти громоздкие инструменты высокоинтегрированной системой на кристалле (SoC), которая упрощает проектирование системы и использует сложные методы обработки сигналов для ускорения времени настройки, повышения производительности кубитов и позволяет команде инженеров эффективно масштабировать квантовую систему для большего количества кубитов.

О новых функциях:  Horse Ridge II основан на способности SoC первого поколения генерировать радиочастотные импульсы для управления состоянием кубита, известной как привод кубитов. Он вводит две дополнительные функции управления, открывая путь для дальнейшей интеграции внешних электронных элементов управления в SoC, работающую внутри криогенного холодильника.

Новые функции позволяют:

• Считывание кубита:  функция предоставляет возможность считывать текущее состояние кубита. Считывание имеет большое значение, поскольку позволяет обнаруживать состояние кубита с малой задержкой на кристалле без сохранения больших объемов данных, что позволяет экономить память и электроэнергию.
• Многостраничная пульсация:  возможность одновременного управления потенциалом множества вентилей кубитов имеет фундаментальное значение для эффективного считывания кубитов, а также для связывания и работы нескольких кубитов, прокладывая путь к более масштабируемой системе.

Добавление программируемого микроконтроллера, работающего в интегральной схеме, позволяет Horse Ridge II обеспечивать более высокий уровень гибкости и сложные средства управления тем, как выполняются три функции управления. Микроконтроллер использует методы цифровой обработки сигналов для дополнительной фильтрации импульсов, помогая уменьшить перекрестные помехи между кубитами.
Horse Ridge II реализован с использованием 22-нм технологии Intel® FinFET с низким энергопотреблением (22FFL), и его функциональность была проверена при 4 градусах Кельвина. Сегодня квантовый компьютер работает в диапазоне милликельвинов - всего на долю градуса выше абсолютного нуля. Но кремниевые спиновые кубиты - основа квантовых усилий Intel - обладают свойствами, которые позволяют им работать при температурах от 1 кельвина и выше, что значительно снизит проблемы охлаждения квантовой системы.
Исследования Intel в области криогенного управления направлены на достижение одинакового уровня рабочей температуры как для элементов управления, так и для кремниевых спиновых кубитов. Текущие достижения в этой области, как продемонстрировано в Horse Ridge II, представляют собой прогресс по сравнению с сегодняшними грубыми методами масштабирования квантовых межсоединений и являются критическим элементом долгосрочного  видения компании в области квантовой практичности.

Что дальше:  Intel представит дополнительные технические детали этого исследования на Международной конференции по твердотельным схемам (ISSCC) в феврале 2021 года.


Получить подробную информацию или проконсультироваться можно на сайте официального поставщика Intel в России russia-int.ru.