Intel представила криогенный квантовый контроллер Horse Ridge II, который упростит создание мощных квантовых компьютеров

Сегодня на виртуальном мероприятии компания Intel представила контроллер Horse Ridge II, обозначенный как движение в сторону масштабируемых квантовых вычислительных систем. Первая версия этой криогенной SoC была представлена ровно год назад. Новая разработка, как утверждается, делает построение многокубитовых квантовых компьютеров ещё проще, дешевле и с лучшей управляемостью.

Криогенный контроллер Horse Ridge первого поколения. Источник изображения: Intel

Контроллер Horse Ridge II, как и его предшественник, изготовлен с использованием экономичного 22-нм техпроцесса FinFET компании Intel (22FFL). Его предназначение заключается в том, чтобы расположить управляющие кубитами электронные цепи как можно ближе к самим кубитам. Для этого контроллер должен сохранять работоспособность при таких же низких температурах, при которых работают кубиты. Проще говоря — его место в холодильнике с кубитами, где рабочая температура стремится к абсолютному нулю.

Сегодня квантовые системы на криогенных кубитах работают при температуре на уровне долей одного кельвина. Поэтому вся управляющая электроника расположена за пределами криогенной системы, а внутрь холодильника уходят сотни и больше коаксиальных кабелей, что очень сложно масштабировать. Установить контроллер кубитов внутри холодильника — это главная задача на ближайшее будущее для Intel и других исследователей. Её решение близко, но не сегодня.

Кремниевая ячейка с одним спиновым кубитом на ластике карандаша. Источник изображения: Intel

Контроллер Horse Ridge II работает при температуре не ниже 4 K (-269,15 °C). Но для Intel это не критично, компания развивает так называемые спиновые кубиты — пойманные в ловушки электроны, которые уже могут работать при температуре 1,6 K. Поэтому конкретно задача Intel сблизить рабочие температуры спиновых кубитов и управляющих ими контроллеров Horse Ridge X до того момента, когда их можно будет разместить в общей холодильной камере.

Контроллер Horse Ridge II является улучшенной и расширенной в своих возможностях версией контроллера Horse Ridge. «Horse Ridge II поддерживает расширенные возможности и более высокие уровни интеграции для элегантного управления квантовой системой. Новые функции включают возможность манипулировать и считывать состояния кубитов, а также контролировать потенциал [управлять напряжением] нескольких вентилей, необходимых для запутывания нескольких кубитов», — сказано в пресс-релизе компании.

Контроллер Horse Ridge был способен управлять состоянием криогенных кубитов с помощью радиочастотных импульсов, которые он же генерировал (одним контроллером управлялись 128 кубитов). К этим возможностям Horse Ridge II добавил ещё две функции. Во-первых, это возможность считывать текущее состояние кубита, которое обнаруживается с малой задержкой прямо на кристалле без сохранения больших объёмов данных, что позволяет экономить память и электроэнергию.

Типичный элемент квантового вычислителя на криогенных кубитах. Источник изображения: 3DNews

Во-вторых, контроллер Horse Ridge II реализует «многовентильную пульсацию», одновременно управляя множеством криогенных затворов, что обеспечивает как считывание множества кубитов сразу, так и запутанность этого множества.

Других подробностей о контроллере Horse Ridge II компания не предоставила. Полный доклад ожидается на очередной конференции ISSCC в феврале 2021 года.