На Международной конференции по твердотельной электронике 2020 компания Intel совместно с нидерландской QuTech раскрыли ключевые характеристики нового криогенного процессора Horse Ridge.
Криогенный процессор для построения масштабируемых квантовых компьютеров Horse Ridge был анонсирован в декабре прошлого года. Сейчас компании раскрыли технические возможности чипа, позволяющие решить фундаментальные проблемы при построении квантовой системы.
По словам представителей Intel, сообщество исследователей в области квантовых вычислений сейчас находится лишь на первых этапах своей работы по демонстрации практической целесообразности этой технологии. Новый чип Horse Ridge позволяет значительно продвинуться в создании коммерчески жизнеспособных квантовых систем.
Благодаря использованию высокоинтегрированной системы на кристалле, Horse Ridge значительно упрощает современную сложную управляющую электронику, необходимую для работы квантовой системы. Чип позволяет ускорить настройку системы, повысить производительность кубитов и обеспечить ее эффективное масштабирование до большего числа кубитов, необходимого для применения квантовых вычислений в решении практических задач.
Ключевые особенности Horse Ridge:
Масштабируемость.
Интегрированная система на кристалле (SoC), реализованная с использованием 22-нм CMOS технологии Intel FinFET Low Power, объединяет в одном устройстве сразу четыре радиочастотных (RF) канала. Каждый канал способен контролировать до 32 кубитов, используя частотное мультиплексирование — метод, который делит общий доступный диапазон частот на серию непересекающихся частотных диапазонов, каждый из которых используется для передачи отдельного сигнала. Используя эти четыре канала, Horse Ridge потенциально способен контролировать до 128 кубитов с помощью одного устройства.
Точность.
При разработке Horse Ridge Intel оптимизировала технологию мультиплексирования, которая позволяет масштабировать систему и уменьшить ошибки от «фазового сдвига» — явление, которое может возникнуть при управлении множеством кубитов на разных частотах, что приводит к появлению перекрестных помех между кубитами. Различные частоты, используемые в Horse Ridge, можно «подстраивать» с высокой точностью, что позволяет квантовой системе адаптироваться и автоматически корректировать фазовый сдвиг при управлении несколькими кубитами через один и тот же радиочастотный канал, тем самым улучшая точность срабатывания кубитных вентилей.
Гибкость.
Чип способен функционировать с широким диапазоном частот, позволяя управлять как работой сверхпроводящих кубитов (трансмонсов), так и спиновых кубитов. Трансмонсы обычно работают на частоте около 6 GHz — 7 GHz, тогда как спиновые кубиты — на частоте от 13 GHz до 20 GHz.
Компания Intel также изучает кремниевые спиновые кубиты, которые могут работать при достаточно высоких для кубитов температурах — до 1 градуса Кельвина. Данное исследование открывает возможности для интеграции кремниевых спин-кубитных устройств и криогенной системы управления, реализованной в Horse Ridge, для создания решения, которое позволяет объединить кубиты и элементы управления в одном пакете.
