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因特尔推新低温芯片,以加速量子计算机芯片大规模集成

编辑:Sakura
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在本周于旧金山召开的 IEEE 国际电子元件会议上,英特尔公布了一款低温芯片,该芯片旨在加速量子计算机的发展,芯片是因特尔与代尔夫特大学 QuTech 研究小组合作开发的, 这种芯片被称为 Horse Ridge,取名自俄勒冈州最冷的地方之一。它使用了特殊设计的晶体管,从而为英特尔的量子计算芯片提供微波控制信号。
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目前,IBM、谷歌、英特尔和其他公司都正在开发量子计算机芯片,该芯片的运行温度几乎到了绝对零度,通常运行在稀释制冷机中。然而,随着公司为了提高芯片的计算能力,于是设法增加芯片中的量子比特(位)的数量,因此他们遇到了一个问题,即每个量子比特都需外面的系统有自己的导线来从低温容器里进行控制和读出操作,所以,随着量子计算机的规模不断扩大,量子计算机即使是少量的芯片,也已经变得越来越拥挤,比如,英特尔的量子计算机现在已经达到了49个量子比特,如果继续扩容,不改变布线等方式,很快就没有足够的空间容纳这些数据进出的导线。
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英特尔量子硬件主管Jim Clarke说: “最终的目标是,最大限度地减少进入制冷机的导线数量。” 英特尔公司意识到,量子控制是开发大规模商用量子系统所必须解决的难题中的关键部分。 解决方案是将尽可能多的控制和读出电子设备放入制冷机中,甚至可以将它们集成到量子芯片上
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因特尔推新低温芯片,以加速量子计算机芯片大规模集成
(图片来源: 英特尔)

英特尔实验室首席工程师斯特凡诺 · 佩雷拉诺手持一种新型低温控制芯片 Horse Ridge,以加速量子计算机的发展。

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Horse Ridge将控制电子设备集成到芯片上,该芯片可通过qubit芯片在制冷机内部运行。 Horse Ridge用与基本qubit操作相对应的指令进行编程。它将这些指令转换为可以控制量子比特状态的微波脉冲。
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该芯片的工作温度为4开尔文,比qubit芯片本身的温度略高。 该公司使用其22纳米FinFET工艺制造该芯片,因此构成控制电路的晶体管需要大量重新设计。
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Clarke说:“如果您使用晶体管并将其冷却至4K,就不能确定它会起作用。“器件具有许多基本特性,它们都与温度有关。”
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英特尔团队必须描述在这种温度下的器件是如何执行开和关的。 他们必须使用他们开发的模型来重新优化设备的速度、性能以及在低温条件下的功耗。 这些设备本身必须设计成具备散热少的特性,以至于不会干扰量子比特元的精细状态。 因为只要有一点点热量,就会扰乱要处理的信息。
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Clarke认为,Horse Ridge是一个特别重要的突破,因为它有助于为公司的下一代量子比特技术(也称为硅自旋量子比特,英文silicon spin qubits.)铺平道路。这些量子位在结构上类似于晶体管,并且有可能以1开尔文的温度工作,而不是英特尔和其他公司所使用的超导量子位所需的毫微调。这种差异意味着可以使用量子比特芯片在制冷机内部放置更多的控制和读出电子设备,且可确保它们散发的热不会干扰量子比特的稳定。
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随着英特尔和 Delft进一步开发这项技术,他们最终希望将更多的功能集成到 Horse Ridge 上,并最终将这些功能集成到量子芯片上投入应用。
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当然,其他拥有大规模量子比特数量的量子计算公司也在研究同样的问题。 今年早些时候,谷歌就曾描述了其机器的低温控制电路的一些思路。简而言之,因特尔的突破,非常有助于他们推出更高集成度的量子芯片。
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文章来源:微信公众号量子客(ID : Qtumist)
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