在北京時間12月4日舉辦的英特爾研究院開放日活動上，英特爾推出第二代低溫控制芯片Horse Ridge II，這標(biāo)志著英特爾在突破量子計算可擴展性方面取得又一個里程碑,?？蓴U展性是量子計算的最大難點之一。在2019年推出的第一代Horse Ridge控制器的創(chuàng)新基礎(chǔ)上,，Horse Ridge II支持增強的功能和更高集成度，以實現(xiàn)對量子系統(tǒng)的有效控制。新功能包括操縱和讀取量子位狀態(tài)的能力,，以及多個量子位糾纏所需的多個量子門的控制能力。

英特爾研究院組件研究事業(yè)部量子硬件總監(jiān)Jim Clarke表示：“憑借Horse Ridge II,，英特爾繼續(xù)在量子低溫控制領(lǐng)域引領(lǐng)創(chuàng)新,，發(fā)揮集成電路設(shè)計、研究院和技術(shù)開發(fā)團隊跨學(xué)科的深厚專業(yè)積淀,。我們認(rèn)為,，僅僅增加量子位的數(shù)量而不解決由此產(chǎn)生的布線復(fù)雜性，這就好比擁有一輛跑車,，但總是堵在車流中,。Horse Ridge II進一步簡化了量子電路的控制，我們期待這一進展能夠提高保真度,，降低功率輸出,，讓我們朝著‘無堵車’的集成量子電路發(fā)展再向前邁進一步,。”

目前早期的量子系統(tǒng)使用室溫電子設(shè)備,，這些設(shè)備由很多同軸線纜連接到稀釋制冷機中的量子位芯片,。考慮到制冷機的外形規(guī)格,、成本,、功耗和熱負(fù)荷，這種方法無法擴展用于大量量子位,。借助最初版本的Horse Ridge,，英特爾邁出了應(yīng)對上述挑戰(zhàn)的第一步，從根本上簡化了各項需求：不再需要對設(shè)備使用多個機架,，也不再需要讓成千根電線進出制冷機來運行量子計算設(shè)備,。相反，英特爾用高度集成的片上系統(tǒng)(SoC)代替了這些笨重的儀器,，從而簡化了系統(tǒng)設(shè)計,，并使用復(fù)雜的信號處理技術(shù)來加快設(shè)置時間，改善量子位性能,，并讓工程團隊能夠有效地將量子系統(tǒng)擴展到更大的量子位數(shù),。

Horse Ridge II的設(shè)計基于第一代SoC產(chǎn)生射頻脈沖以操縱量子位狀態(tài)的能力，也稱為量子位驅(qū)動(Qubit Drive),。它引入了兩個額外的控制功能,，從而可以將外部電子控件進一步集成到在低溫制冷機內(nèi)部運行的SoC中。

新功能包括：

· 量子位讀出(Qubit readout)：該功能允許讀取當(dāng)前量子位狀態(tài),。該讀取意義重大,，因為它允許進行片上低延遲量子位狀態(tài)檢測，而無需存儲大量數(shù)據(jù),，從而節(jié)省了內(nèi)存和功耗,。

· 多門控脈沖(Multigate Pulsing)：能夠同時控制多個量子門，這對于有效的量子位讀取以及多個量子位的糾纏和操作至關(guān)重要,，并為打造更具擴展性的系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ),。

通過增加在集成電路內(nèi)運行的可編程微控制器，讓Horse Ridge II能夠就三種控制功能的執(zhí)行方式上擁有更高級別的靈活性和復(fù)雜的控制,。該微控制器使用數(shù)字信號處理技術(shù)對脈沖進行額外濾波,，有助于減少量子位之間的串?dāng)_。

Horse Ridge II使用英特爾?22納米低功耗FinFET技術(shù)(22FFL),，其功能已在4開爾文溫度下得到驗證,。如今，一臺量子計算機的工作環(huán)境為毫開爾文范圍,，僅比絕對零度高幾分之一,。但是硅自旋量子位(英特爾量子工作的基礎(chǔ))具有可在1開爾文或更高溫度下運行的特性，這將大大降低量子系統(tǒng)制冷的難度,。

英特爾的低溫控制研究重點,，是致力于讓控件和硅自旋量子位達到相同的工作溫度水平。正如Horse Ridge II所展示的那樣,，這一領(lǐng)域的不斷進步,，代表了當(dāng)今大力擴展量子互連所取得的進步，也是英特爾實現(xiàn)量子實用性長期愿景的關(guān)鍵要素,。