處理器 Intel與QuTech展示解決量子互連瓶頸的重大進步

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Intel與QuTech展示解決量子互連瓶頸的重大進步
新研究成果發表於自然期刊,針對高精度控制量子可擴展性
以及使用Horse Ridge低溫控制器可程式化性的新進展
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Intel與QuTech(荷蘭德夫特理工大學和荷蘭應用科學研究組織共同合作)發表於量子研究中的關鍵發現,可解決位於低溫稀釋冷凍機(cryogenic dilution refrigerator)當中的量子晶片,與室溫下負責控制量子位元(Qubit)的複雜設備之間的「互連瓶頸」。其創新成果刊登在業界領先科學期刊-自然,說明Intel低溫控制晶片Horse Ridge解決量子可擴展性最大難題之一的重要里程碑。
「我們與QuTech合作夥伴所驅動的研究成果,定量上證明我們的低溫控制器-Horse Ridge,於控制多個矽量子位元時,能夠達成與室溫電子元件相同的高精度結果。我們同樣能夠成功展示單條纜線於2個量子位元的頻率多工,為量子運算當中的『佈線挑戰』奠定基礎。綜上所述,這些創新為未來完全整合量子控制晶片的量子處理器開創道路,移除擴展量子尺度的路障。」Intel實驗室首席工程師Stefano Pellerano表示。
為何重要:量子運算其中1個關鍵瓶頸,位於儲存在稀釋冷凍機低溫下的量子晶片,與控制量子位元的室溫控制電子元件之間。讓控制電子元件能夠在低溫下以高精度方式運作,是攻克「互連或佈線瓶頸」的關鍵。Intel推出Horse Ridge即為解決這項挑戰的第一步,這是一款使用Intel 22nm FinFET Low Power技術,為低溫控制量子位元所打造的晶片。去年已推出這款晶片的第二代。Horse Ridge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,精簡量子系統控制佈線的複雜度。
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%)。標誌著用於量子運算的低溫電子元件領域的關鍵研究里程碑。
更多研究資訊:Intel與QuTech成功展示,透過頻率多工於同一條纜線控制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。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。
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。
研究結果業經隨機測試驗證,證實Horse Ridge作為1款簡化量子控制電子元件,具備高度整合和可擴展解決方案的原始承諾,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。
更進一步:伴隨於該領域的不斷研究,或許有可能將控制晶片和量子位元完全整合至單一晶片、單一封裝之中,並完全以矽進行製造,為量子可擴展性開創道路。
 
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