Intel revela seu chip de controle de computação quântica de segunda geração

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Intel revelou seu chip de controle de computação quântica de segunda geração durante seu evento virtual Intel Labs hoje. O chip, codinome Horse Ridge II, é outro marco para tornar a computação quântica — um dos Grais sagrados da computação-mais prática. O novo protótipo baseia-se no controlador de crista cavalo de primeira geração introduzido em 2019. Horse Ridge II tem mais capacidade e níveis mais elevados de integração para controlar um computador quântico, que continua a ser um objetivo de longo prazo para a empresa.

no início do projeto, pesquisadores da Intel projetaram o sistema escalável em chip (SOC) para operar a temperaturas criogênicas, simplificando a eletrônica de controle e interconexões necessárias para elegantemente dimensionar e operar grandes sistemas de computação quântica. A maioria dos sistemas de computação quântica só funciona a temperaturas quase congelantes. A inteligência está a tentar mudar isso, mas, entretanto, o chip de controlo elimina a necessidade de colocar centenas de fios num caso refrigerado que abriga o computador quântico.pesquisadores quânticos estão trabalhando com apenas um pequeno número de qubits, ou bits quânticos, usando sistemas menores, customizados cercados por mecanismos complexos de controle e interconectação. Aplicar a computação quântica a problemas do mundo real depende em primeiro lugar da capacidade de escalar e controlar milhares de qubits ao mesmo tempo, com altos níveis de fidelidade.

O aumento da contagem de qubits desencadeia outras questões que desafiam a capacidade e operação do sistema quântico. Um desses impactos potenciais é um declínio na fidelidade e desempenho do qubit. Ao desenvolver o cavalo original Ridge, a Intel otimizou a tecnologia de multiplexagem que permite ao sistema escalar e reduzir erros de” mudança de fase ” — um fenômeno que pode ocorrer ao controlar muitos qubits em diferentes frequências, resultando em crosstalk entre os qubits. Os engenheiros podem sintonizar várias frequências alavancadas com Horse Ridge com altos níveis de precisão, permitindo que o sistema quântico se adapte e corrija automaticamente para mudança de fase ao controlar múltiplos qubits com a mesma linha de frequência de rádio (RF), melhorando a fidelidade do portão qubit.

com Horse Ridge II, pesquisadores da Intel adicionaram a habilidade de manipular e ler os Estados qubits e controlar o potencial de vários portões necessários para enredar múltiplos qubits, de acordo com uma palestra de Jim Clarke, diretor de hardware quântico no grupo de pesquisa de Componentes da Intel.

Why it matters

Stefano Pellerano, engenheiro Principal da Intel Labs, holds Horse Ridge. O novo chip de controle criogênico irá acelerar o desenvolvimento de sistemas de computação quântica de pilha completa, marcando um marco no desenvolvimento de um computador quântico comercialmente viável.Stefano Pellerano, engenheiro principal da Intel Labs, detém a crista original do Cavalo.

Crédito à imagem: Intel

Intel disse que hoje os primeiros sistemas quânticos usam eletrônica de temperatura ambiente com muitos cabos coaxiais que são encaminhados para o chip qubit dentro de um refrigerador de diluição. É por isso que o chip que você vê na imagem é cercado por fios e sistemas criogênicos de refrigeração. Esta abordagem não escala a um grande número de qubits devido à forma fator, custo, consumo de energia e carga térmica para a unidade de refrigeração. Com a crista do Cavalo original, A Intel deu o primeiro passo para lidar com este Desafio, eliminando a necessidade de várias prateleiras de equipamentos e milhares de fios correndo para dentro e para fora da geladeira, a fim de operar a máquina quântica. A Intel substituiu esses instrumentos volumosos por um sistema altamente integrado em chip (SoC) que simplifica o design do sistema e usa técnicas sofisticadas de processamento de sinal para acelerar o tempo de configuração, melhorar o desempenho qubit, e permitir que a equipe de engenharia para escalar eficientemente o sistema quântico para maiores contagens qubit.

Horse Ridge II baseia-se na capacidade do SoC de primeira geração para gerar impulsos RF para manipular o estado do qubit, conhecido como qubit drive. Ele introduz duas características de controle adicionais, abrindo o caminho para uma maior integração de controles eletrônicos externos no SoC operando dentro do refrigerador criogênico.

Por exemplo, um recurso chamado qubit readout concede a capacidade de ler o estado qubit atual. A leitura é significativa, uma vez que permite a detecção de Estado qubit de baixa latência, sem armazenar grandes quantidades de dados, poupando assim memória e energia. Intel adicionou um microcontrolador programável dentro do circuito integrado para permitir a Horse Ridge II fornecer níveis mais elevados de flexibilidade em como as três funções de controle são executadas. O microcontrolador utiliza técnicas de processamento de sinais digitais para realizar filtragem adicional em pulsos, ajudando a reduzir o crosstalk entre os qubits.

Intel construiu Horse Ridge II com um processo de produção de FinFET de baixa potência de 22 nanómetros. Ele funciona a uma temperatura de 4 kelvins, ou menos 452 graus Fahrenheit. Isso é muito frio, apenas uma fracção acima do zero absoluto.os qubits de spin De Silício — a base dos esforços quânticos da Intel-têm propriedades que poderiam permitir que operassem a temperaturas de 1 kelvin ou mais, o que reduziria significativamente os desafios de refrigerar o sistema quântico. A Intel irá descrever mais detalhes técnicos na Conferência Internacional de circuitos de Estado Sólido (ISSCC) em fevereiro de 2021.

Integrado de fotônica do silício para datacenters

Acima: Intel está pesquisando fotônica do silício para fazer datacenters mais eficiente.

Crédito à imagem: Intel

Enquanto isso, Intel também anunciou progresso na integração da fotônica com baixo custo, silício de alto volume. Os avanços representam um progresso crítico no campo das interconexões ópticas, que abordam desafios crescentes em torno da ampliação do desempenho da entrada/saída elétrica (I/O) como cargas de dados com fome de computação cada vez mais sobrecarregam o tráfego de rede em datacenters. A Intel demonstrou avanços em blocos de construção de tecnologia chave, incluindo miniaturização, abrindo o caminho para uma integração mais estreita de tecnologias ópticas e de silício.

a indústria da computação está rapidamente se aproximando dos limites práticos de desempenho de entrada-saída elétrica (I / O). Como a demanda de largura de banda para o cálculo do datacenter continua aumentando, o I/O elétrico não está escalando para manter o ritmo, resultando em uma “parede de energia I/O” que limita a potência disponível para operações de computação. Ao trazer o I/O óptico diretamente para servidores e pacotes de chips, a Intel espera quebrar esta barreira, permitindo que os dados se movam de forma mais eficiente.

no evento Intel Labs, a empresa demonstrou um progresso fundamental em blocos de construção, que incluem a geração de luz, amplificação, detecção, modulação, circuitos de interface de semicondutor metal-óxido (CMOS) complementares, e integração de pacotes — todos essenciais para alcançar a fotônica integrada. Um protótipo mostrado no evento contou com o acoplamento apertado da photonics e CMOS technologies, servindo como uma prova do conceito de futura integração completa da fotônica óptica com o núcleo de silício computado. A Intel também mostrou moduladores de micro-anéis que são 1000 vezes menores que os componentes tradicionais. O grande tamanho e custo dos moduladores de silício convencionais têm sido uma barreira para trazer tecnologia óptica para pacotes de servidores, que exigem a integração de centenas desses dispositivos. Estes resultados combinados pavimentam o caminho para o uso estendido da fotônica do Silício além das camadas superiores da rede para dentro do servidor e para futuros pacotes do servidor.

VentureBeat

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