Intel проливает свет на «квантовую» SoC Horse Ridge
Компания Intel как ведущий разработчик микропроцессоров не могла остаться в стороне от создания квантовых вычислителей. С помощью ученых из Нидерландов она создала уникальный кремниевый контроллер для построения масштабируемых квантовых компьютеров. Сегодня она пролила немного света на эту разработку.
Формально контролер Horse Ridge был анонсирован в декабре прошлого года. На тот момент Intel отделалась общими словами и раскрыла только детали техпроцесса новинки. Кристальная сборка Horse Ridge, пояснили в компании, использует 22-нм техпроцесс и построена с использованием транзисторов FinFET с вертикальными затворами. Назначение контроллера действительно заключается в том, чтобы упростить создание многокубитовых вычислительных систем.
В своих изысканиях Intel исследует криогенные квантовые компьютеры. Такие системы работают при охлаждении до температуры вблизи абсолютного нуля. Современная электроника не может работать при охлаждении до таких температур. Поэтому управляющие схемы запускают щупальца-кабели из безопасного и теплого местечка снаружи изолированного бокса с кубитами внутрь охлажденной камеры.
Именно поэтому квантовые вычислители выглядят как картинка из вселенной стим-панка. Для 50 кубитов или около того это терпимо, но масштабировать такую конструкцию до сотен и тысяч кубитов будет крайне сложно и дорого. Необходимы управляющие цепи, которые будут расположены как можно ближе к кубитам. В идеале электроника для усиления сигнала и для трансляции кода в управляющие кубитами сигналы должна располагаться в одной камере с кубитами. Именно для этой цели и создан контроллер Intel Horse Ridge.
Забегая вперед, отметим, SoC Intel Horse Ridge работает при охлаждении до 4 кельвинов. Криогенные кубиты работают при более низкой температуре в доли одного кельвина. Так что мечта о едином вычислительном модуле с управляющей электроникой пока остается мечтой. Больше надежд на спиновые кубиты. Квантовый вычислитель на спиновых кубитах работает при температуре 1,6 кельвина, что уже ближе к возможностям контроллера Horse Ridge.
Что касается самого контроллера, то он для управления кубитами содержит радиочастотный многоканальный блок. Блок поддерживает работу четырех радиочастотных каналов. Каждый канал может контролировать до 32 кубитов. Для этого используется частотное мультиплексирование? разделение общего канала на непересекающиеся частотные диапазоны. Радиочастотные импульсы способны как опрокинуть спин (управлять кубитами), так и считать состояние кубита. Собственно с помощью радиоимпульсов вычислительный алгоритм транслируется в состояние кубитов. Всего один контроллер Horse Ridge может управлять 128 кубитами.
Также контроллер содержит блоки коррекции ошибок, которые могут возникать в многокубитовых системах. Радиосигнал в плотном окружении подвержен взаимным помехам и искажениям, что, например, может вызывать сдвиг фаз и вести к ошибкам в управлении и считывании кубитов. В контроллер встроен механизм автоматической подстройки частоты и фазы управляющих сигналов, что упрощает масштабирование системы.
Рабочий частотный диапазон квантового контролера Intel позволяет работать как с обычными сверхпроводящими кубитами, которые реагируют на частоты в диапазоне 6-7 ГГц, так и со спиновыми кубитами, которым нужны рабочие частоты в диапазоне 13-20 ГГц. Возможно из доклада Intel на эту тему на конференции ISSCC 2020 сегодня мы узнаем чуть больше о SoC Horse Ridge.
