Intel量子計算里程碑式突破!22nm、只需零下269℃

12月4日,Intel在研究院開放日活動上公布了五大創新技術進展,其中就有第二代低溫控制芯片“Horse Ridge II”,標志著Intel在量子計算可擴展性上又取得了里程碑式的突破,而可擴展性是量子計算的最大難點之一,

一年前,Intel發布了首款低溫控制芯片“Horse Ridge”,實現了對最多128個量子位的控制,而在更早的2018年,Intel還推出過49量子位量子計算測試芯片“Tangle Lake”。


Horse Ridge II

量子計算是一種全新的計算模式,不同于如今的數字計算需要把數據編碼為二進制(比特位),非0即1,而是使用量子位,可以同時處于多個狀態,通過量子比特相互糾纏,實現性能的指數級提升,能夠并行執行大量計算。

Intel一直在研究多種量子位類型,包括超導量子位、硅自旋量子位,前者還有IBM、Google等在研究,而后者是Intel獨一無二的路徑,利用電子自旋并以微小的微波脈沖控制運動,從而釋放量子能量,而且非常適合Intel現有的一整套硅半導體工藝。

最新推出的Horse Ridge II支持增強的功能和更高的集成度,可實現對量子系統的有效控制,包括操縱和讀取量子位狀態的能力、多個量子位糾纏所需的多個量子門的控制能力。

Horse Ridge系列控制芯片不再需要對設備使用多個機架,也不再需要讓成千根電線進出制冷機來運行量子計算設備,而是用高度集成的片上系統(SoC)代替這些笨重的儀器,從而簡化系統設計,并使用復雜的信號處理技術來加快設置時間,改善量子位性能,能夠有效地將量子系統擴展到更大的量子位數,

Horse Ridge II的設計基于第一代SoC產生射頻脈沖以操縱量子位狀態的能力,也稱為量子位驅動(Qubit Drive),同時引入了兩個額外的控制功能,從而將外部電子控件進一步集成到在低溫制冷機內部運行的SoC之中。

新功能包括:

- 量子位讀出(Qubit Readout)

允許讀取當前量子位狀態。這樣做的意義相當重大,因為可以進行片上低延遲量子位狀態檢測,而無需存儲大量數據,從而節省了內存和功耗,

- 多門控脈沖(Multigate Pulsing)

能夠同時控制多個量子門,這對于有效的量子位讀取、多個量子位的糾纏和操作至關重要,還可以打造更具擴展性的系統,

Horse Ridge II繼續使用Intel 22nm低功耗FinFET工藝制造(22FFL),已經能夠在4開爾文溫度(-269攝氏度)下得到驗證,也就是比絕對零度高4攝氏度。

如今一臺量子計算機的工作環境在毫開爾文范圍,也就是只比絕對零度高幾分之一度,但是作為量子工作基礎的硅自旋量子位,具備可在1開爾文或更高溫度下運行的特性,從而大大降低量子系統制冷的難度,


Intel第一代低溫量子控制芯片Horse Ridge


Intel 7位、17位、49位量子芯片

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