Intel afslører sin anden generation kvantecomputeringskontrolchip

Deltag i Transform 2021 for de vigtigste temaer i enterprise AI& Data. Lær mere.

Intel afslørede sin anden generation af kvantecomputeringsstyringschip under sin virtuelle Intel Labs-begivenhed i dag. Chippen, kodenavnet Horse Ridge II, er en anden milepæl i retning af at gøre kvanteberegning — en af de hellige grails of computing — mere praktisk. Den nye prototype bygger på den første generation af Horse Ridge controller introduceret i 2019. Horse Ridge II har større kapacitet og højere integrationsniveauer til at kontrollere en kvantecomputer, hvilket fortsat er et langsigtet mål for virksomheden.

i starten af projektet designede Intels forskere det skalerbare system-on-chip (SOC) til at fungere ved kryogene temperaturer, hvilket forenkler kontrolelektronikken og sammenkoblinger, der kræves for elegant at skalere og betjene store kvantecomputersystemer. De fleste kvantecomputersystemer fungerer kun virkelig ved næsten frysetemperaturer. Intel forsøger at ændre det, men i mellemtiden eliminerer kontrolchippen at skulle køre hundredvis af ledninger i et køleskab, der huser kvantecomputeren.Kvanteforskere arbejder med kun et lille antal kvbits eller kvantebits ved hjælp af mindre, specialdesignede systemer omgivet af komplekse kontrol-og sammenkoblingsmekanismer. Anvendelse af kvanteberegning på virkelige problemer afhænger først og fremmest af evnen til at skalere til og kontrollere tusindvis af kvbits på samme tid med høje niveauer af troskab.stigninger i kvbitantal udløser andre problemer, der udfordrer kvantesystemets kapacitet og drift. En sådan potentiel indvirkning er et fald i kvbit troskab og ydeevne. Ved udviklingen af den originale Horse Ridge optimerede Intel multipleksningsteknologien, der gør det muligt for systemet at skalere og reducere fejl fra “faseskift” — et fænomen, der kan opstå, når man styrer mange kvbits ved forskellige frekvenser, hvilket resulterer i krydstale mellem kvbits. Ingeniørerne kan indstille forskellige frekvenser, der er gearet med Horse Ridge med høje niveauer af præcision, hvilket gør det muligt for kvantesystemet at tilpasse sig og automatisk korrigere for faseforskydning, når de styrer flere kvbits med den samme radiofrekvenslinje (RF), hvilket forbedrer kvbit gate-troskab.med Horse Ridge II har Intels forskere tilføjet evnen til at manipulere og læse kvbit-tilstande og kontrollere potentialet i flere porte, der kræves for at vikle flere kvbits, ifølge en tale af Jim Clarke, direktør for kvanteudstyr i Intels Components Research Group.

hvorfor det betyder noget

Stefano Pellerano, hovedingeniør ved Intel Labs, holder Horse Ridge. Den nye kryogene kontrolchip vil fremskynde udviklingen af kvantecomputersystemer i fuld stak og markere en milepæl i udviklingen af en kommercielt levedygtig kvantecomputer.

ovenfor: Stefano Pellerano, hovedingeniør ved Intel Labs, har den originale Horse Ridge.

Billedkredit: Intel

Intel sagde, at dagens tidlige kvantesystemer bruger rumtemperaturelektronik med mange koaksialkabler, der føres til kvbit-chippen inde i et fortyndingskøleskab. Derfor er den chip, du ser på billedet, omgivet af ledninger og kryogene kølesystemer. Denne tilgang skaleres ikke til et stort antal kvbits på grund af formfaktor, omkostninger, strømforbrug og termisk belastning til køleenheden. Med den originale Horse Ridge tog Intel det første skridt mod at tackle denne udfordring ved at eliminere behovet for flere stativer med udstyr og tusinder af ledninger, der løber ind og ud af køleskabet for at betjene kvantemaskinen. Intel erstattede disse omfangsrige instrumenter med en meget integreret system-on-chip (SoC), der forenkler systemdesign og bruger sofistikerede signalbehandlingsteknikker til at fremskynde installationstiden, forbedre kvbit-ydeevne og gøre det muligt for ingeniørteamet effektivt at skalere kvantesystemet til større kvbit-tællinger.Horse Ridge II bygger på den første generation SoC evne til at generere RF impulser til at manipulere tilstanden af kvbit, kendt som kvbit drev. Det introducerer to yderligere kontrolfunktioner, der baner vejen for yderligere integration af eksterne elektroniske kontroller i SoC, der fungerer inde i det kryogene køleskab.

for eksempel giver en funktion kaldet kvbit-udlæsning muligheden for at læse den aktuelle kvbit-tilstand. Aflæsningen er betydelig, da den giver mulighed for on-chip, lav latenstid kvbit-tilstandsdetektion uden at gemme store mængder data, hvilket sparer hukommelse og strøm. Intel tilføjede en programmerbar mikrocontroller i det integrerede kredsløb for at gøre det muligt for Horse Ridge II at levere højere niveauer af fleksibilitet i, hvordan de tre kontrolfunktioner udføres. Mikrocontrolleren bruger digitale signalbehandlingsteknikker til at udføre yderligere filtrering på impulser, hvilket hjælper med at reducere krydstale mellem kvbits.Intel byggede Horse Ridge II med en FinFET-fremstillingsproces med lav effekt på 22 nanometer. Det virker ved en temperatur på 4 Kelvin eller minus 452 grader Fahrenheit. Det er ret koldt, kun en brøkdel over absolut nul.Silicon spin-kvbits-grundlaget for Intels kvanteindsats — har egenskaber, der kan give dem mulighed for at operere ved temperaturer på 1 kelvin eller højere, hvilket ville reducere udfordringerne ved at køle kvantesystemet betydeligt. Intel vil yderligere beskrive tekniske detaljer på International Solid State Circuits Conference (isscc) i Februar 2021.

integreret siliciumfotonik til datacentre

ovenfor: Intel undersøger siliciumfotonik for at gøre datacentre mere effektive.

Billedkredit: Intel

i mellemtiden annoncerede Intel også fremskridt med at integrere fotonik med billig silicium med høj volumen. Fremskridtene repræsenterer kritiske fremskridt inden for optiske sammenkoblinger, der adresserer voksende udfordringer omkring præstationsskalering af elektrisk input/output (i/O), da compute-sultne dataarbejdsbelastninger i stigende grad overvælder netværkstrafik i datacentre. Intel demonstrerede fremskridt inden for nøgleteknologiske byggesten, herunder miniaturisering, hvilket banede vejen for strammere integration af optiske og siliciumteknologier.

computerindustrien nærmer sig hurtigt praktiske grænser for elektrisk input-output (i / O) ydeevne. Da båndbreddebehovet for datacenterberegning fortsætter med at stige, skaleres elektrisk I/O ikke for at holde trit, hvilket resulterer i en “I/O-strømvæg”, der begrænser tilgængelig strøm til beregningsoperationer. Ved at bringe optisk I/O direkte ind i servere og på chippakker håber Intel at nedbryde denne barriere, så data kan bevæge sig mere effektivt.

på Intel Labs-begivenheden demonstrerede virksomheden vigtige fremskridt inden for byggesten, som inkluderer lysgenerering, forstærkning, detektion, modulering, komplementære grænsefladekredsløb til halvleder (CMOS) og pakkeintegration — alt sammen vigtigt for at opnå integreret fotonik. En prototype vist ved arrangementet indeholdt tæt kobling af fotonik og CMOS-teknologier, der tjener som et proof-of-concept for fremtidig fuld integration af optisk fotonik med core compute silicon. Intel viste også mikroringmodulatorer, der er 1.000 gange mindre end traditionelle komponenter. Den store størrelse og omkostninger ved konventionelle siliciummodulatorer har været en barriere for at bringe optisk teknologi på serverpakker, som kræver integration af hundreder af disse enheder. Disse kombinerede resultater baner vejen for den udvidede brug af siliciumfotonik ud over de øverste lag af netværket til inde i serveren og på fremtidige serverpakker.

VentureBeat

Venturebeats mission er at være et digitalt Bytorv for tekniske beslutningstagere for at få viden om transformativ teknologi og transaktion.Vores hjemmeside leverer vigtige oplysninger om datateknologier og strategier til at guide dig, når du leder dine organisationer. Vi inviterer dig til at blive medlem af vores samfund for at få adgang til:

  • opdaterede oplysninger om de emner, der er interessante for dig
  • vores nyhedsbreve
  • gated thought-leader-indhold og nedsat adgang til vores værdsatte begivenheder, såsom Transform 2021: Lær mere
  • netværksfunktioner og mere

Bliv medlem

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.