Intel Horse Ridge: криогенный контроллер, который приближает квантовые вычисления

4

Компания Intel сообщила о разработке, которая ещё на один шаг приближает практические квантовые вычисления. Под кодовым именем Horse Ridge компания создала контроллер кубитов (квантовых битов), способный работать при очень низких температурах. Этот 22-нм решение с использованием транзисторов FinFET выдерживает охлаждение до 4К (−269 ºC). Назначение контроллера Horse Ridge ― обеспечить удобное масштабирование многокубитовых квантовых систем до сотен тысяч и миллионов кубитов в будущем.


Криогенный контроллер Intel Horse Ridge для управления кубитами

Современные квантовые вычислительные системы представляют собой многоступенчатые решения. Сердце таких систем ― квантовый процессор из всего нескольких кубитов ― заключено в непроницаемый для радиочастотных излучений экран и охлаждено до температуры в несколько милликельвинов, что всего на долю градуса выше абсолютного нуля. От процессора наружу идут управляющие кабели, которые проходят сквозь камеры с несколько большей температурой. В этих камерах располагается вспомогательное оборудование, которое обеспечивает усиление сигнала и преобразование компьютерных команд в понятные для квантового процессора инструкции. Снаружи всем этим управляет обычная серверная стойка.

Intel Horse Ridge: криогенный контроллер, который приближает квантовые вычисления

Опытный 17-кубитный квантовый процессор Intel

Современные опытные квантовые вычислители насчитывают до 50 кубитов, но даже такое небольшое число вычислительных элементов требует сложной и запутанной кабельной системы и соединительных элементов. И речи нет, чтобы увеличить масштаб таких решений в существующем виде до тысяч или десятков тысяч кубитов, не говоря уже о миллионах кубитов. Квантовый компьютер величиной с комнату ещё можно понять, но создать квантовый вычислитель размером с многоэтажный дом ― это будет что-то из стимпанка. Впечатляюще, но крайне неэффективно и явно не для коммерческого распространения.

Разработанный Intel совместно с учёными из QuTech, TU Delft и TNO (Нидерландская организация прикладных научных исследований) контроллер Horse Ridge обещает избавить коммерческие квантовые компьютеры от сложных и запутанных коммуникаций от управляющей стойки до кубитов.

Контроллер Horse Ridge располагается максимально близко к квантовому процессору, хотя и не совсем рядом с ним. Рабочая температура контроллера, как сказано выше, составляет 4 Кельвина. Хотя его нельзя расположить рядом с криогенным квантовым процессором, охлаждённым до более низкой температуры, Intel не теряет надежды в будущем создать удобно масштабируемый дуэт из контроллера и квантового процессора. Помочь ей в этом могут квантовые процессоры на спиновых кубитах. Это квантовые процессоры на кремниевых чипах, кубитом в которых может выступать, например, один электрон.

Intel Horse Ridge: криогенный контроллер, который приближает квантовые вычисления

Кремниевая схема с одним спиновым кубитом

Процессоры на спиновых кубитах могут работать при более высокой температуре, чем криогенные квантовые процессоры. Так, Intel смогла довести рабочую температуру такого процессора до 1,6 К. Когда-нибудь, уверены в Intel, контроллеры и кубитовые процессоры смогут работать при одинаковой температуре и ещё сильнее упростят строение квантовых компьютеров. Это откроет прямой путь к появлению массовых коммерческих квантовых вычислителей и к новым невероятным открытиям, которые не по зубам классическим суперкомпьютерам.

Источник