英特爾控制芯片可通過(guò)降低管理低溫量子比特

早在 2019 年，英特爾就為可擴(kuò)展量子計(jì)算機(jī)推出了第一代控制芯片 -- Horse Ridge。該控制芯片通過(guò)降低管理低溫量子比特及其控制硬件所需的電路的復(fù)雜性，幫助可擴(kuò)展量子計(jì)算機(jī)朝著實(shí)際使用案例邁出了重要一步。

幾天前發(fā)表在《Nature Machine Intelligence》上的新論文中，英特爾和 QuTech 合作，報(bào)告了 Horse Ridge 實(shí)際使用過(guò)程中的主要發(fā)現(xiàn)。作為行業(yè)內(nèi)的首例，英特爾和 QuTech 通過(guò)使用同一根電纜來(lái)控制兩個(gè)量子比特，成功地進(jìn)行了頻率復(fù)用。

這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)槟壳按蠖鄶?shù)方法都是使用單獨(dú)的電纜連接到量子計(jì)算機(jī)中的各個(gè)量子比特，這種技術(shù)很難擴(kuò)展到數(shù)百和數(shù)千個(gè)量子比特(這是為制造商業(yè)上可行和有益的量子計(jì)算機(jī)而建議的最小量子比特?cái)?shù))。

為了將他們的設(shè)置付諸實(shí)施，研究人員隨后在這兩個(gè)量子比特上對(duì)著名的 Deutsch-Jozsa 算法進(jìn)行編程，并獲得了基準(zhǔn)協(xié)議的數(shù)據(jù)，有效地證明了該芯片能夠用任意的量子算法進(jìn)行編程，并最終為未來(lái)的可擴(kuò)展性鋪平道路。

使用隨機(jī)基準(zhǔn)(randomized benchmarking，一種測(cè)量一組量子門的錯(cuò)誤率的技術(shù))，研究人員報(bào)告說(shuō)，Horse Ridge 在控制雙量子比特處理器方面取得了驚人的高保真度(99.7%)，與當(dāng)代商業(yè)室溫電子裝置相當(dāng)。保真度的微小差異也是由于量子比特本身的原因，而不是因?yàn)?Horse Ridge 的原因。

英特爾和 QuTech 認(rèn)為這項(xiàng)研究工作是創(chuàng)建可擴(kuò)展的硅量子計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要里程碑，在這種計(jì)算機(jī)中，量子比特和控制硬件都平放在同一個(gè)硅芯片上。英特爾實(shí)驗(yàn)室的首席工程師 Stefano Pellerano 在談到這項(xiàng)研究工作時(shí)說(shuō)：“觀察 Horse Ridge 在其中扮演什么角色將是很有趣的”。

他繼續(xù)說(shuō)道：“我們與 QuTech 公司合作推動(dòng)的研究結(jié)果，定量地證明了我們的低溫控制器 Horse Ridge 可以在控制多個(gè)硅質(zhì)點(diǎn)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)與室溫電子學(xué)相同的高保真結(jié)果。我們還成功地演示了用一根電纜對(duì)兩個(gè)量子比特進(jìn)行頻率復(fù)用，這為簡(jiǎn)化量子計(jì)算中的‘布線挑戰(zhàn)’掃清了道路。這些創(chuàng)新加在一起，為未來(lái)將量子控制芯片與量子處理器完全整合鋪平了道路，解除了量子擴(kuò)展中的一個(gè)主要路障”。