有了馬脊芯片 英特爾的目標是讓量子計算更接近現(xiàn)實

英特爾公司(Intel Corp.)的研究部門英特爾實驗室(Intel Labs)今天在其新的低溫量子控制芯片馬嶺(Horse Ridge)的技術(shù)規(guī)格上揭開了蓋子，稱它現(xiàn)在可以展示“量子實用性”。

根據(jù)英特爾的說法，量子實用性意味著芯片具有從研究到商業(yè)可行性所必需的可擴展性、靈活性和保真度。

“今天，量子研究人員只使用少量的量子位元，使用由復(fù)雜的控制和互連機制包圍的較小的、定制的系統(tǒng)，”英特爾實驗室量子硬件總監(jiān)吉姆·克拉克(Jim Clarke)表示。 “英特爾的馬嶺極大地減少了這種復(fù)雜性。 通過系統(tǒng)地將量子實用性所需的量子位數(shù)擴大到數(shù)千個，我們正在繼續(xù)朝著使商業(yè)上可行的量子計算在未來成為現(xiàn)實的方向穩(wěn)步前進。

量子計算機是基于完全不同的計算體系結(jié)構(gòu)，其中處理可以同時發(fā)生在多個狀態(tài)。 傳統(tǒng)計算機使用二進制數(shù)字或“位”，可以表示為1或0，量子計算使用“量子位”，可以“疊加”，允許它們同時表示為1S、0S或兩種狀態(tài)。

此外，量子位可以使用一種稱為超密編碼的方法，允許它們同時保存兩個位。 因此，在一個量子位中保存的兩個疊加位意味著它們可以處理普通計算機的四倍數(shù)據(jù)。

量子計算機的另一個重要區(qū)別是所謂的“糾纏”，或量子位元相互關(guān)聯(lián)的能力，以便每個量子計算機都能意識到所有其他量子計算機的狀態(tài)。 這意味著量子計算機的能量隨量子位的增加呈指數(shù)增長。 因此，理論上，一個200位的系統(tǒng)是100位系統(tǒng)的2200倍。

英特爾表示，它與QuTech合作，QuTech是TU Delft和荷蘭應(yīng)用科學(xué)研究組織在馬脊芯片上的合作伙伴。 就可擴展性而言，該芯片可以在一個4×4毫米的設(shè)備中集成四個射頻信道，使用英特爾的22納米FFLCMOS技術(shù)。

這些信道中的每一個都可以控制多達32個量子位，并利用所謂的“頻率復(fù)用”，其中可用的總帶寬被劃分為一系列不重疊的頻帶，每個頻帶可以用來攜帶單獨的信號。 英特爾說，這使得馬嶺能夠控制總共128個量子位元，大大減少了所需的電纜和機架儀器的數(shù)量。

然而，英特爾表示，量子計數(shù)的增加造成了影響芯片容量和操作的問題，導(dǎo)致性能和保真度下降。 英特爾解釋說，它優(yōu)化了復(fù)用技術(shù)，使系統(tǒng)能夠從“相移”中擴大和減少誤差。這是一種現(xiàn)象，當(dāng)控制許多量子位在不同頻率，產(chǎn)生串?dāng)_量子位之間。

為了克服這一點，英特爾已經(jīng)使它能夠以更高的精度調(diào)諧馬嶺，從而使它能夠適應(yīng)和自動糾正相位偏移時，控制多個量子位，從而提高保真度。

英特爾還說，馬嶺提供了超導(dǎo)量子位元或傳輸子和自旋量子位元的靈活性，這是另一種更穩(wěn)定的量子位元。 穩(wěn)定性的提高使自旋量子位在13到20千兆赫時工作，而超導(dǎo)量子位通常在6GHz到7GHz左右工作。

英特爾還在探索硅自旋量子比特，它可以在高達1開爾文或-458華氏度的溫度下工作。 英特爾補充說，這項研究可以幫助集成硅自旋量子比特設(shè)備和馬脊的低溫控制，以提供量子比特和控制在一個單一的流線型包裝。