英特尔为商用量子计算机创建低温控制芯片

英特尔实验室今天上午发布了它与QuTech合作开发的新型Horse Ridge低温控制芯片的详细信息，并希望将为商业上可行的量子计算机铺平道路。通过仅使用一个集成的SoC而不是数百条导线来解决量子系统设计中的互连瓶颈，它应该允许Intel在实现量子实用性的路上扩大qubit的数量，从而量子计算机可以解决现实世界中的问题。英特尔声称这是同类中的第一款此类量子控制芯片。

互连瓶颈

今年早些时候，谷歌声称已经证明了其具有53量子位量子计算机的量子至上性：这是量子系统第一次以比任何(超级)计算机都快的速度解决问题。但是，据英特尔称，解决现实问题的大规模商业可行的量子系统至少需要数千个量子比特。这就是英特尔主要关注的重点。

为了实现(实用化)这种实用的量子计算机并开发完整的硬件和软件堆栈的目标，英特尔已将互连和控制电子设备确定为主要瓶颈。英特尔表示，迄今为止，研究人员已使用现有的电子设备和机架规模的仪器将超低温冷却的量子系统与用于调节和编程系统的传统电子设备相连。

这些电子设备旨在控制各个量子位，因此需要数百根互连线进出低温冰箱。可以想象，这阻碍了系统扩展到更多qubit，并产生了对可能具有复杂信号处理技术的集成解决方案的需求。英特尔声称已通过Horse Ridge解决了这一问题。

英特尔与荷兰TU-Delft的QuTech的研究合作伙伴共同开发了Horse Ridge。它采用英特尔内部的22FFL FinFET工艺制造，这是其22nm工艺的更新版本，也用于英特尔在Lakefield的3D堆叠Foveros技术。

英特尔将Horse Ridge描述为高度集成的混合信号SoC，它位于靠近量子设备的位置。它位于冰箱内部，因此必须设计为在约4开氏温度的低温下运行。因此，量子控制工程的复杂性可以从数百根电缆减少到一个统一的封装，英特尔称这是首创。

相对而言，这仍比当今量子计算机运行的温度高出一大块。当前基于超导量子位的系统在毫ikelvin范围内运行。英特尔也在研究的硅自旋量子位在开尔文温度大约为1开时可能会稍高一些。(这是除了利用其CMOS制造功能之外，英特尔为何对自旋量子位感兴趣的又一个原因。)英特尔最终希望使这两种芯片在相同温度下运行。英特尔表示，这将使其能够利用其封装和互连技术来创建具有qubits和控件的简化解决方案的解决方案。

英特尔进一步描述其工作方式如下：“ Horse Ridge设计为用作射频(RF)处理器，以控制冰箱中的量子位，并使用与基本量子位操作相对应的指令进行编程。它将这些指令转换为电磁微波脉冲，可以控制量子位的状态。”

总而言之，Horse Ridge可以控制多个量子位，并为扩展到更大的系统奠定了清晰的道路。尽管目前没有配备最大量子位的系统(自英特尔在CES 2018上推出Tangle Lake以来，英特尔仍为49量子位)，但Horse Ridge及其内部制造可以使其在所谓的马拉松竞赛中占据优势商业化和量子实用性。尽管Google于今年年初制造了类似的低温IC，但英特尔声称Horse Ridge是第一款旨在控制多种量子位(超导和硅自旋量子位)的低温芯片。