Intel paljastaa toisen sukupolven kvanttilaskennan ohjauspiirinsä

Join Transform 2021: n tärkeimmille teemoille enterprise AI: ssa & Data. Lue lisää.

Intel julkisti toisen sukupolven kvanttilaskennan ohjauspiirinsä Intel Labs-virtuaalitapahtumassaan tänään. Siru, koodinimeltään Horse Ridge II, on jälleen yksi virstanpylväs kohti kvanttilaskennan — yhden tietojenkäsittelyn Graalin maljan-käytännöllisyyttä. Uusi prototyyppi perustuu vuonna 2019 esiteltyyn ensimmäisen sukupolven Horse Ridge-ohjaimeen. Horse Ridge II: lla on enemmän valmiuksia ja korkeampi integrointitaso kvanttitietokoneen ohjaamiseen, mikä on edelleen yhtiön pitkän aikavälin tavoite.

projektin alussa Intelin tutkijat suunnittelivat scalable system-on-chip-järjestelmän (SOC) toimimaan kryogeenisissä lämpötiloissa yksinkertaistaen ohjauselektroniikkaa ja kytkentöjä, joita tarvitaan suurten kvanttilaskentajärjestelmien eleganttiin mittakaavaan ja käyttöön. Useimmat kvanttitietojärjestelmät toimivat oikeasti vain Lähellä pakkasta. Intel yrittää muuttaa sitä, mutta sillä välin-hallintasirun ei tarvitse pyörittää satoja johtoja jäähdytettyyn koteloon, jossa on kvanttitietokone.

Kvanttitutkijat työskentelevät vain pienen määrän kvanttibittejä eli kvanttibittejä käyttäen pienempiä, mittatilaustyönä suunniteltuja järjestelmiä, joita ympäröivät monimutkaiset ohjaus-ja yhteenliittämismekanismit. Kvanttilaskennan soveltaminen reaalimaailman ongelmiin perustuu ennen kaikkea kykyyn skaalata ja hallita tuhansia qubitteja samanaikaisesti, suurella uskollisuudella.

Qubitin määrän kasvu käynnistää muita kysymyksiä, jotka haastavat kvanttijärjestelmän kapasiteetin ja toiminnan. Yksi tällainen potentiaalinen vaikutus on qubitin uskollisuuden ja suorituskyvyn heikkeneminen. Kehittäessään alkuperäistä Horse Ridgeä Intel optimoi multiplexing-tekniikan, jonka avulla järjestelmä voi skaalata ja vähentää virheitä ”vaihemuutoksesta” – ilmiö, joka voi tapahtua ohjattaessa monia qubitteja eri taajuuksilla, mikä johtaa ylikuulumiseen qubittien keskuudessa. Insinöörit voivat virittää horse Ridgen avulla eri taajuuksia suurella tarkkuudella, mikä mahdollistaa kvanttijärjestelmän mukautumisen ja automaattisesti korjaantumisen vaihesiirtoon ohjattaessa useita qubittejä samalla radiotaajuudella (RF), parantaen qubit-portin uskollisuutta.

Horse Ridge II: n myötä Intelin tutkijat ovat lisänneet kyvyn manipuloida ja lukea qubitin tiloja sekä hallita useiden qubittien sekoittamiseen tarvittavien porttien potentiaalia, Intelin komponenttien tutkimusryhmän kvanttilaitteiden johtaja Jim Clarke kertoi puheessaan.

Why it matters

Stefano Pellerano, Intel Labsin pääinsinööri, omistaa Horse Ridgen. Uusi kryogeeninen säätösiru nopeuttaa kvanttitietojärjestelmien kehittämistä, mikä merkitsee virstanpylvästä kaupallisesti elinkelpoisen kvanttitietokoneen kehityksessä.

yllä: Intel Labsin pääinsinööri Stefano Pellerano pitää hallussaan alkuperäistä Horse Ridgeä.

Kuvanluotto: Intel

Intelin mukaan nykypäivän varhaisissa kvanttijärjestelmissä käytetään huoneenlämpöistä elektroniikkaa, jossa on monia koaksiaalikaapeleita, jotka ohjataan qubit-sirulle laimennusjääkaapelin sisällä. Tämän vuoksi kuvassa näkyvää sirua ympäröivät johdot ja kryogeeniset jäähdytysjärjestelmät. Tämä lähestymistapa ei skaalaudu suureen määrään qubitteja johtuen kylmälaitteen muotokertoimesta, kustannuksista, virrankulutuksesta ja lämpökuormasta. Alkuperäisen Horse Ridgen myötä Intel otti ensimmäisen askeleen tähän haasteeseen vastaamiseksi poistamalla tarpeen käyttää useita telineitä laitteita ja tuhansia johtoja, jotka valuvat jääkaappiin ja sieltä pois kvanttikoneen toimintaa varten. Intel korvasi nämä kookkaat laitteet erittäin integroidulla system-on-chip (Soc) – laitteella, joka yksinkertaistaa järjestelmän suunnittelua ja käyttää kehittyneitä signaalinkäsittelytekniikoita nopeuttaakseen asennusaikaa, parantaakseen qubitin suorituskykyä ja mahdollistaakseen suunnittelutiimin skaalata kvanttijärjestelmä tehokkaasti suurempiin qubit-lukuihin.

Horse Ridge II perustuu ensimmäisen sukupolven SoC: n kykyyn tuottaa RF-pulsseja qubitin tilan manipuloimiseksi, joka tunnetaan nimellä qubit drive. Se esittelee kaksi lisäohjausominaisuutta, tasoittaen tietä ulkoisten elektronisten hallintalaitteiden integroinnille kryogeenisen jääkaapin sisällä toimivaan SoC: hen.

esimerkiksi ominaisuus nimeltä qubit readout antaa kyvyn lukea nykyistä qubit-tilaa. Lukema on merkittävä, koska se mahdollistaa On-chip, matalan latenssin qubit-tilan tunnistuksen tallentamatta suuria tietomääriä, mikä säästää muistia ja virtaa. Intel lisäsi ohjelmoitavan mikrokontrollerin integroituun piiriin mahdollistaakseen Horse Ridge II: n paremman joustavuuden kolmen ohjaustoiminnon suorittamisessa. Mikrokontrolleri käyttää digitaalisia signaalinkäsittelytekniikoita pulssien lisäsuodatuksen suorittamiseen, mikä auttaa vähentämään ylikuulumista qubittien välillä.

Intel rakensi Horse Ridge II: n 22 nanometrin pienitehoisella FinFET-valmistusprosessilla. Se toimii 4 kelvinin lämpötilassa eli -452 asteessa. Aika kylmää, vain murto-osa absoluuttisen nollan yläpuolella.

Silicon spin qubits — Intelin kvanttitoiminnan perustana — on ominaisuuksia, joiden avulla ne voisivat toimia 1 kelvinin tai sitä korkeammissa lämpötiloissa, mikä vähentäisi merkittävästi kvanttijärjestelmän jäähdyttämisen haasteita. Intel kertoo teknisistä yksityiskohdista tarkemmin kansainvälisessä Solid-State Circuits Conferencessa (ISSCC) helmikuussa 2021.

Integrated piifotonics for datacenters

Above: Intel tutkii piifotoniikkaa tehostaakseen datakeskuksia.

Kuvanluotto: Intel

samaan aikaan Intel ilmoitti myös edistyneensä fotoniikan integroimisessa edulliseen, suuritehoiseen piihin. Edistysaskeleet ovat kriittistä kehitystä optisten yhteenliitäntöjen alalla, jotka vastaavat kasvaviin haasteisiin sähkösyöttö-/ulostulon (I/O) suorituskyvyn skaalauksen ympärillä, kun laskentanälkäiset datatyökuormat hukuttavat yhä enemmän verkkoliikennettä datakeskuksissa. Intel osoitti edistysaskeleita keskeisten teknologioiden rakennuspalikoita, mukaan lukien pienennykset, tasoittaa tietä tiukempi integrointi optisen ja piin teknologioita.

tietotekniikkateollisuus lähestyy nopeasti käytännön raja-arvoja sähköteho-tuotos (I / O). Koska datakeskuksen kaistanleveyden kysyntä kasvaa jatkuvasti, sähköinen I/O ei skaalaa tahdissa pysymiseksi, mikä johtaa ”i / o power wall”, joka rajoittaa käytettävissä olevaa tehoa laskentatoimiin. Tuomalla optisen I/O: n suoraan palvelimiin ja sirupaketteihin Intel toivoo pystyvänsä murtamaan tämän esteen, jolloin data voi liikkua tehokkaammin.

Intel Labs-tapahtumassa yhtiö esitteli keskeistä kehitystä rakennuspalikoilla, joihin kuuluvat valontuotanto, vahvistus, tunnistus, modulaatio, täydentävät metallioksidipuolijohdepiirit (CMOS) ja pakettien integrointi — kaikki olennaisia integroidun fotoniikan saavuttamiseksi. Tapahtumassa esitelty prototyyppi esitteli fotoniikan ja CMOS-teknologioiden tiivistä kytkentää, joka toimii todisteena optisen fotoniikan tulevasta täydellisestä integroinnista ydinlaskupiihin. Intel esitteli myös mikrokehämodulaattoreita, jotka ovat 1 000 kertaa pienempiä kuin perinteiset komponentit. Perinteisten piimodulaattoreiden suuri koko ja kustannukset ovat olleet este optisen teknologian Tuomiselle palvelinpaketteihin, jotka vaativat satojen laitteiden integroinnin. Nämä yhteistulokset tasoittavat tietä piifotoniikan laajemmalle käytölle verkon ylempien kerrosten ulkopuolelle palvelimen sisälle ja tuleviin palvelinpaketteihin.

VentureBeat

VentureBeatin tehtävänä on toimia digitaalisena kaupunkiaukiona teknisille päättäjille, jotka hankkivat tietoa transformatiivisesta teknologiasta ja transaktiosta.Sivustomme tarjoaa olennaista tietoa tietotekniikoista ja strategioista, jotka ohjaavat sinua johtaessasi organisaatioitasi. Kutsumme sinut yhteisömme jäseneksi, jotta pääset:

  • ajantasaista tietoa sinua kiinnostavista aiheista
  • uutiskirjeemme
  • aidatulla ajatusjohtajasisällöllä ja alennetulla pääsyllä arvostettuihin tapahtumiimme, kuten Transform 2021: Learn More
  • verkostoitumisominaisuuksiin, ja lisää

liity jäseneksi

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.