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英特尔开发了第一个低温控制芯片它可以在冰箱中运行以实现多个量子位控制


英特尔开发了第一个低温控制芯片它可以在冰箱中运行以实现多个量子位控制图片


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根据路透社,辛冬熙12月10日的新闻。当地时间美国,星期一,英特尔宣布,它已经与量子计算实验室QuTech合作开发了使用英特尔 22nm FinFET工艺制造的第一款低温控制芯片“ Horse Ridge”。


研发人员将Horse Ridge芯片设计为射频(RF)处理器,可以将其放置在量子制冷机中进行操作,控制多个量子位,并进一步简化量子系统的控制设备。


同时,Horse Ridge的编程指令与基本的量子位操作相对应,并且可以转换为电磁微波脉冲,从而可以控制量子位的状态。


Horse Ridge芯片是英特尔解决量子计算机的接线问题的首次尝试,这不仅将加速全栈量子计算系统的开发,还将进一步促进量子计算机的商业化和实用化发展在将来。


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I.当前的量子计算机设备的操作困难


与传统计算机相比,量子计算机有哪些优势?


简单地说,量子计算机与传统计算机之间的差异之一是其计算能力。前者可以解决许多传统计算机难以完成的操作。


例如,面对相同的复杂数据任务,量子计算机可以在短短几分钟内完成,而当今性能最佳的传统计算机也需要数千年的时间。


关键是量子计算机核心中的——量子位。从量子物理学的角度来看,量子位可以同时存在于多个状态,并且可以执行比传统计算机高几倍的大量运算,从而极大地加快了解决复杂问题的速度。


对于大多数量子计算机,量子位必须保持在极冷的温度下,以防止原子移动。因此,量子位通常放置在特殊的冰箱中,也称为“量子冰箱”,而其他设备则放置在量子冰箱的外围。


但是,控制量子处理器需要数百条连接线才能进入和退出冰箱。这种电路设计将极大地限制量子系统的能力,并阻止系统扩展到证明量子实用性所需的数百或数千个量子位。这也使qubit很难发送和接收信息。


这也已成为科学家在推进量子计算发展过程中必须解决的问题。


2018年10月,谷歌的研究人员称他们已经开发了一种新型计算机。他们声称这种新型计算机可以超过传统计算机的计算速度。


此外,其他技术巨头,例如IBM和微软,也在对量子计算领域的研发进行投资。


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第二,英特尔解决方案:将芯片放入冰箱


“ 英特尔认识到量子控制是大规模商业量子系统发展中的核心环节。” 英特尔量子硬件总监Jim Clarke在一份声明中提到。


据报道,英特尔正在开展两个量子研究项目,这两个项目都集中在量子计算机内核的构建方法上。


英特尔发现商业规模量子计算的主要瓶颈在于如何解决电子设备的互连和控制问题。


针对这一困难,英特尔从根本上简化了运行量子系统所需的控制电子设备。


开发人员将Horse Ridge设计为高度集成的混合信号SoC,可以将其放置在量子制冷机内部并进行操作,这意味着量子位控件应放置在量子制冷机中,并尽可能靠近量子位本身。


通过简化系统设计,Horse Ridge能够使用复杂的信号处理技术来加快设置时间并改善qubit性能。它还允许系统有效地扩展到更多的量子位。


该设计将量子设备和量子位之间的数百条导线简化为一个集成套件,从而有效地降低了量子控制工程的复杂性。


有趣的是,Horse Ridge芯片的名称来自美国 路透社5的极寒地区,而路透社5也是许多英特尔工厂的所在地。


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III。 英特尔量子计算研发计划


“通过Horse Ridge,英特尔已经开发了一种可扩展的控制系统,该系统可以显着加快测试速度并实现量子计算的潜力,” Jim Clarke说。


Horse Ridge不仅在设计,测试和优化量子计算机方面提高了英特尔的商业化能力,而且还加速了全栈量子计算系统的开发。对于业界来说,这还将为推进量子计算机的实际和商业研究与开发提供精确的思路和方向。


同时,英特尔还希望该芯片将使公司未来的量子计算机更加实用和易于构建。


据报道,英特尔在量子计算领域的研究涵盖了整个硬件和软件堆栈,并且随着量子计算研究的不断深入和发展,英特尔的目标将是实现低温控制和硅自旋量子在相同温度下运行将大大降低冷却量子系统的挑战。

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