Intel发布第二代低温量子控制芯片:22nm工艺、只需零下269℃
12月4日 , Intel在研究院开放日活动上公布了五大创新技术进展 , 其中就有第二代低温控制芯片“Horse Ridge II” , 标志着Intel在量子计算可扩展性上又取得了里程碑式的突破 , 而可扩展性是量子计算的最大难点之一 。
一年前 , Intel发布了首款低温控制芯片“Horse Ridge” , 实现了对最多128个量子位的控制 , 而在更早的2018年 , Intel还推出过49量子位量子计算测试芯片“Tangle Lake” 。
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【Intel发布第二代低温量子控制芯片:22nm工艺、只需零下269℃】Horse Ridge II
量子计算是一种全新的计算模式 , 不同于如今的数字计算需要把数据编码为二进制(比特位) , 非0即1 , 而是使用量子位 , 可以同时处于多个状态 , 通过量子比特相互纠缠 , 实现性能的指数级提升 , 能够并行执行大量计算 。
Intel一直在研究多种量子位类型 , 包括超导量子位、硅自旋量子位 , 前者还有IBM、Google等在研究 , 而后者是Intel独一无二的路径 , 利用电子自旋并以微小的微波脉冲控制运动 , 从而释放量子能量 , 而且非常适合Intel现有的一整套硅半导体工艺 。
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最新推出的Horse Ridge II支持增强的功能和更高的集成度 , 可实现对量子系统的有效控制 , 包括操纵和读取量子位状态的能力、多个量子位纠缠所需的多个量子门的控制能力 。
Horse Ridge系列控制芯片不再需要对设备使用多个机架 , 也不再需要让成千根电线进出制冷机来运行量子计算设备 , 而是用高度集成的片上系统(SoC)代替这些笨重的仪器 , 从而简化系统设计 , 并使用复杂的信号处理技术来加快设置时间 , 改善量子位性能 , 能够有效地将量子系统扩展到更大的量子位数 。
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Horse Ridge II的设计基于第一代SoC产生射频脉冲以操纵量子位状态的能力 , 也称为量子位驱动(Qubit Drive) , 同时引入了两个额外的控制功能 , 从而将外部电子控件进一步集成到在低温制冷机内部运行的SoC之中 。
新功能包括:
- 量子位读出(Qubit Readout)
允许读取当前量子位状态 。 这样做的意义相当重大 , 因为可以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 。
- 多门控脉冲(Multigate Pulsing)
能够同时控制多个量子门 , 这对于有效的量子位读取、多个量子位的纠缠和操作至关重要 , 还可以打造更具扩展性的系统 。
Horse Ridge II继续使用Intel 22nm低功耗FinFET工艺制造(22FFL) , 已经能够在4开尔文温度(-269摄氏度)下得到验证 , 也就是比绝对零度高4摄氏度 。
如今一台量子计算机的工作环境在毫开尔文范围 , 也就是只比绝对零度高几分之一度 , 但是作为量子工作基础的硅自旋量子位 , 具备可在1开尔文或更高温度下运行的特性 , 从而大大降低量子系统制冷的难度 。
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Intel第一代低温量子控制芯片Horse Ridge
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Intel 7位、17位、49位量子芯片
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