英特尔披露首款低温量子计算控制芯片“Horse Ridge”细节

发表时间：2020-02-27 09:15:03 作者： 来源： 浏览：次

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2月18日，英特尔研究院联合QuTech，在旧金山举办的2020年国际固态电路会议（ISSCC）上发布了一份研究报告，概述了其全新低温量子控制芯片HorseRidge的关键技术特点。英特尔研究院量子硬件总监JimClarke称：“如今，量子研究人员只是使用少量的量子位，小型的、定制设计的系统，这些系统采用复杂的控制机制和互连机制。”英特尔表示，落实量子实用性是一场漫长的马拉松，而量子研究界目前才刚刚跑完这场马拉松的头一公里。要想将量子计算应用于实际问题，就必须能扩展到数千个量子位，同时还要控制这些量子位，并保证高保真度。

Horse Ridge使用高度集成的片上系统（SoC）来加快设置速度，极大地简化了当前运行量子系统所需的复杂控制电子设备，并改进了量子位性能，同时还使系统能够高效扩展到量子计算所需的更多量子位，以便解决实际存在的现实应用问题。可扩展性：采用英特尔22nmFFL（FinFET低功耗）CMOS技术部署的集成式SoC设计，将4个射频（RF）频道集成到一个设备之中。利用“频率复用”技术，每一个频道可以控制多达32个量子位。该技术将多路基带信号调制到一系列不重叠的频带上，每个频带用来传送单独的信号。

利用这4个频道，HorseRidge可望通过单个设备控制多达128个量子位，与以往相比能显著减少所需的电缆和机架仪表数量。关于保真度，英特尔称，量子位数量的增加可能会带来其他量子系统容量和运行的问题，潜在影响之一是量子位保真度和性能的下降。量子位数量的增加会带来其他问题，对量子系统容量和运行提出挑战。这方面的潜在影响之一就是量子位保真度和性能的下降。

在开发HorseRidge的过程中，英特尔优化了频率复用技术，该技术可以支持系统扩展，并减少“相移”错误。相移是指在不同频率控制多个量子位时出现的一种现象，会导致量子位之间的串扰。HorseRidge使用的多个频率可以高精度“调谐”，使量子系统在用同一射频线路控制多个量子位时，能够适应并自动校正相移，提高量子门保真度。英特尔还强调了HorseRidge的灵活性，它涵盖了广泛的频率范围，可以控制超导量子位（也称为transmon）和自旋量子位。

超导量子位通常运行频率在6至7GHz之间，自旋量子位运行频率在13至20GHz之间。英特尔也表示：“英特尔正在研究硅自旋量子位，工作温度有可能达到1开尔文。这项研究为集成硅自旋量子位设备和HorseRidge低温控件铺平了道路。”。

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