Intel Horse Ridge - kriogeniczny układ do komputerów kwantowych

Komercyjne komputery kwantowe wciąż pozostają pieśnią odległej przyszłości, mogącą wprawdzie całkowicie odmienić sposób przetwarzania danych, jednak producentów takich urządzeń czekają jeszcze wieloletnie przygotowania zanim technologia osiągnie satysfakcjonującą sprawność. Intel i QuTech wykonały właśnie istotny krok w kierunku przyspieszenia tego procesu, opracowując kriogeniczny układ przeznaczony do kontroli komputerów kwantowych. Horse Ridge ma między innymi poprawić skalowanie oraz uprościć konfigurację większej ilości kubitów - najmniejszych i niepodzielnych jednostek opisujących informacje występujące w fizyce kwantowej (bit kwantowy).

Układ SoC Horse Ridge o wymiarach 4x4 mm, wykonany został w litografii 22 nm FFL (FineFET Low) CMOS i może obsługiwać aktualnie do 128 kubitów.

Największym ograniczeniem komputerów kwantowych było dotychczas operowanie na niewielkiej liczbie kubitów, co oznaczało stosunkowo małą efektywność, która połączona z innymi stricte technicznymi problemami, mocno hamowała potencjał nowej technologii. Kriogeniczny chip kontrolny Horse Ridge stworzony przy współpracy z centrum badawczym QuTech, założonym przez Holenderską Organizację Stosowanych Badań Naukowych, umożliwi operowanie na setkach, a finalnie nawet na tysiącach kubitów. Kontroler zapewni jednocześnie lepsze skalowanie i poziom wierności obliczeń wynoszący 99,99%. Zdaniem intela pozwoli to wprowadzić komputery kwantowe do codziennych zastosowań, aczkolwiek używając tego sformułowania firma najpewniej miała na myśli scenariusze laboratoryjne i przemysłowe.

Układ SoC Horse Ridge o wymiarach 4x4 mm wykonany został w litografii 22 nm FFL (FineFET Low) CMOS i posiada cztery kanały widoczne na powyższym schemacie. Każdy kanał może kontrolować 32 kubity, zatem łącznie będzie ich 128. Ciekawy jest natomiast sposób obsługi kubitów polegający na tzw. multipleksowaniu częstotliwości, dzieląc całkowitą szerokość pasma na części, gdzie każda przenosi odseparowany sygnał. Horse Ridge może obsługiwać częstotliwości kubitów od 2 do 20 GHz, otrzymał też pamięć podręczną SRAM. Istotna jest również deklaracja redukcji do minimum przesunięcia fazowego i zapewnienie dobrej skalowalności, aby przy większej ilości kubitów wydajność pojedynczej jednostki nie spadała, Kolejnym plusem takiego rozwiązania jest redukcja elementów zewnętrznych m.in. okablowania. Całość może procować w temperaturze około 3 Kelwinów (-270 stopni Celsjusza).