Intel представляет 2-е поколение квантового криогенного контроллера Horse Ridge

В рамках онлайн конференции Intel Labs Day компания Intel представила Horse Ridge II — криогенный контроллер второго поколения, который позволяет точнее управлять квантовой системой. Среди новых функций: управление состоянием кубита и его считывание, а также управление электрическим потенциалом нескольких квантовых вентилей (квантовых логических элементов) – это необходимо для запутывания кубитов. Анонс Horse Ridge II – важный шаг для преодоления одного из самых больших препятствий в области квантовых вычислений – ограничения масштабируемости.

Новые функции. Horse Ridge II, как и контроллер первого поколения, использует технологию привода кубитов (cubit drive) – генерации радиочастотных импульсов – для манипулирования состоянием кубита. Вместе с тем, появились две новые функции, которые обеспечивают интеграцию внешних электронных блоков управления в систему на кристалле (SoC), работающую внутри криогенного рефрижератора.

Новые функции обеспечивают:

В чип Horse Ridge II также интегрирован программируемый микроконтроллер. Это позволяет достичь не только большей гибкости всей системы, но и реализовать сложные схемы работы функций управления. Микроконтроллер использует методы цифровой обработки сигнала для дополнительной фильтрации импульсов – это помогает уменьшить интерференции (нежелательные взаимодействия) между кубитами.

Horse Ridge II произведен с использованием энергоэффективной 22-нм технологии Intel FinFET (22FFL). Работоспособность контроллера подтверждена при температуре 4 кельвина (- 269,15 ⁰C). Существующие квантовые компьютеры могут работать только при более низких температурах — в диапазоне милликельвинов, что всего на долю градуса выше абсолютного нуля (-273,15 ⁰C). Однако кремниевые спиновые кубиты — основа квантовых достижений Intel, могут работать при температуре от 1 кельвина и выше. Эта особенность делает проблему охлаждения квантовой системы не такой значительной.

Intel занимается исследованиями в области криогенного управления с целью обеспечить работу элементов управления и кремниевых спиновых кубитов при одинаковой температуре. Текущие достижения в этой области демонстрируют значительный прогресс и являются важнейшим звеном в долгосрочной стратегии Intel.

Почему это важно. Сегодняшние квантовые системы управляются электроникой, работающей при комнатной температуре. При этом кубитный чип размещен внутри рефрижератора растворения и для связи с ним используется большое число коаксиальных кабелей . Такой подход не позволяет масштабировать систему до большого количества кубитов из-за ее размеров, стоимости, значительного энергопотребления и высокой тепловой нагрузки на рефрижератор.

Контроллер Horse Ridge первого поколения позволил Intel решить эту проблему, радикально снизив потребность в количестве шкафов с оборудованием и кабелей для соединения с рефрижератором. Intel заменила их высокоинтегрированной системой-на-кристалле (SoC), которая значительно упрощает проектирование системы, сокращает время запуска и повышает производительность кубитов, используя сложные методы обработки сигналов. Также это позволяет команде разработчиков эффективно масштабировать квантовую систему до большего количества кубитов.

Что дальше. Корпорация Intel представит дополнительные технические подробности этой разработки в ходе Международной конференции по твердотельным схемам (ISSCC) в феврале 2021 года.

newsroom.intel.com