英特爾攜手 QuTech 展示低溫 Qubit 控制晶片,破解量子互聯難題

作者 | 發布日期 2021 年 05 月 18 日 20:41 | 分類 國際觀察 , 尖端科技 , 量子電腦 Telegram share ! follow us in feedly


量子互聯一直是量子研究中的一大難題,如今有了新解方。英特爾(Intel)近日宣布,與 QuTech 共同的研究發現能解決量子晶片與控制量子位元(Qubit)設備間的互聯難題;此一成果已刊登在科學期刊-自然(Nature)上,並以英特爾的低溫控制晶片 Horse Ridge 說明如何解決量子運算可擴展性的難題。

目前量子運算技術仍有許多關鍵瓶頸,而如何在配置於低溫稀釋冷凍機(Cryogenic dilution refrigerator)中的量子晶片,與室溫環境中負責控制量子位元的電子元件之間建立互聯,是其中之一。

英特爾表示,如何讓控制電子元件能夠在低溫環境下以高精度方式運作,是攻克「互連或布線瓶頸」的關鍵;為此,英特爾推出使用 22nm FinFET Low Power 技術打造的低溫控制晶片 Horse Ridge(2020 年已推出第二代)。Horse Ridge 可將控制量子電腦運作的關鍵控制功能帶往低溫冷凍機內部,以求盡可能地靠近量子位元本身,精簡量子系統控制布線的複雜度。

而在研究中,英特爾與 QuTech 已成功透過頻率多工,藉由同一條纜線控制 2 個量子位元。這是個相當重要的概念驗證,有鑑於現今每個量子位元均由各自的獨立纜線控制,這種方式並無法隨著量子位元增加而隨之擴展;而 Horse Ridge 旨在透過多工的優勢,解決其限制並減少量子位元控制所需的無線電頻率纜線。

據悉,研究團隊藉由執行 1 個稱為 Deutsch–Jozsa 演算法的雙量子位元演算法,展示控制器的可程式化性,該演算法於量子電腦的執行效率明顯優於傳統電腦。此項研究結果已通過隨機測試驗證,證實 Horse Ridge 作為 1 款簡化量子控制電子元件,除了具有高度整合的優勢外,亦達到了提高可擴展性的目標,並證明該技術能夠直接應用於多量子位元演算法和雜訊中等規模量子設備。

這項最新的研究,成功地展示隨機測試(Randomized Benchmarking)的結果,顯示基於商用 CMOS 的低溫控制器同調控制(Coherent Control)2 個量子位元處理器,能夠達成與室溫電子元件同樣的高精度(99.7%)。這項成就也是量子運算用低溫電子元件領域的研究里程碑。

(首圖來源:英特爾