¡Ataques Intel Horse Ridge! Abordar barreras clave para la escalabilidad cuántica
Intel Research ha estado trabajando con QuTech para promover la investigación sobre ecosistemas de hardware y software cuánticos, esforzándose por lograr aplicaciones comerciales de computadoras cuánticas en el futuro. Entre los desafíos que enfrenta toda la industria en el campo de la computación cuántica a escala comercial, la interconexión y la electrónica de control son los principales obstáculos.
Construir un ordenador cuántico a escala comercial tolerante a fallos requiere una arquitectura escalable tanto para los qubits como para la electrónica de control. Horse Ridge es un sistema en chip (SoC) altamente integrado que proporciona una solución ingeniosa para lograr un control de alta fidelidad de múltiples qubits, un hito importante hacia la practicidad cuántica.
¿Cuáles son las características de Horse Ridge?
Horse Ridge es un sistema en chip (SoC) de baja temperatura, señal mixta y altamente integrado con un área de silicio de 4 x 4 mm2 y utiliza el CMOS FFL (FinFET Low Power) de 22 nm de Intel tecnología. Horse Ridge integra memoria estática de acceso aleatorio (SRAM), núcleo digital y circuitos analógicos/de radiofrecuencia (RF) en un solo paquete, utilizando pulsos de microondas para manipular el estado de los qubits en sistemas cuánticos.
Convertidores digitales a analógicos de alta velocidad integrados y convertidores ascendentes de banda ancha con frecuencias entre 2 y 20 gigahercios (Ghz).
La información de modulación de fase y amplitud en forma de pulso (18 Gb/s) se almacena en una SRAM en el chip, que admite envolventes de hasta 41 μs, que se informan mediante una tabla de consulta (LUT), que está disponible para cada Cada qubit define 8 instrucciones.
Señal de salida de pulso arbitrario medida
El uso de LUT reduce la velocidad de datos requerida por el controlador mediante la ejecución de un conjunto de instrucciones programables integradas en un disparador externo con retrasos entre instrucciones. En el caso más pequeño, el La velocidad de datos se reduce aún más a aproximadamente 1 kb/s.
Horse Ridge tiene cuatro canales de radiofrecuencia (RF) en un mismo dispositivo y utiliza multiplexación de frecuencia para controlar hasta 128 qubits. Cada canal de RF utiliza síntesis digital directa con 32 osciladores controlados digitalmente para producir 32 frecuencias de qubit multiplexadas con alta precisión de 200 Hz.
¿Cuáles son las principales ventajas de Horse Ridge?
Reducir el factor de forma (tamaño de chip y PCB) necesario para ejecutar sistemas cuánticos y reducir la energía necesaria.
Capacidad de escalar y controlar más qubits (hasta 128 qubits)
Las capacidades de control de pulso altamente flexibles de Horse Ridge reducen la diafonía entre qubits y mejoran la fidelidad general mejorada de la puerta cuántica.
El chip puede corregir automáticamente los cambios de fase (fenómeno que se produce cuando se utiliza el mismo circuito de radiofrecuencia para controlar múltiples qubits a diferentes frecuencias) y actualizar el código digital después de cada pulso de la electrónica de control.
Tabla de comparación
*Contiene un oscilador/controlador de reloj local, solo activo de baja RF
#No se menciona el circuito incluido
?Puede reducirse mediante la activación del reloj
[ISSCC'19] J. C. Bardin et al., “A 28nm Bulk-CMOS 4 to-8GHz <2mW Cryogenic Pulse Modulator
for Scalable Quantum Computing ”, Informe de investigación de tecnología digital del ISSCC, págs. 456-458, 2019.
[RSI’17] C. A. Ryan, B. R. Johnson, D. Ristè, B. Donovan y T. A. Ohki, “Hardware para la computación cuántica dinámica”, Rev. Sci., 2017.
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