全球最大的晶元廠商英特爾，推出新一代量子控制晶元

英特爾第二代horse ridge低溫量子控制晶元，將量子計算機操作的關鍵控制功能放入製冷裝置內，盡可能地接近量子位元，從而簡化了量子系統控制線路的複雜性。

英特爾在其最近的一次活動中，宣布推出第二代低溫控制量子晶元horse ridge ii，標誌著公司克服了量子計算中的可擴充套件性難題。

全新的低溫控制晶元支援更強的功能和更高的整合度，更加「優雅」地控制量子系統。有操縱和讀取量子位元狀態的新功能，也可以控制糾纏多個量子位元所需的多個門。

英特爾量子硬體的元件研究人員表示，增加量子位元的數量是一方面，但是解決由此產生的複雜線路又是另一方面，二者必須兼顧。

horse ridge ii進一步簡化了量子電路，在提高保真度、降低輸出功率方面十分有前景。

早期的量子系統使用帶有許多同軸電纜的室溫電子裝置，再將電纜連線至製冷裝置內的量子晶元上。由於種種因素，這一方法限制了量子位元數量的擴充套件。

目前，有了第一代horse ridge[2]的經驗，英特爾從根本上簡化了操作量子計算機所需的裝置和電線，用其高度整合的單片系統（system on a chip，soc）簡化了系統設計，並使用複雜的訊號處理技術來縮短設定時間，提高了量子位元的效能，從而更有效地擴充套件量子位元數量。

horse ridge ii是基於第一代soc產生的射頻脈衝，來控制量子位元的狀態，稱為量子位元驅動。它有兩個額外附加的控制功能，為的是進一步將外部電子控制整合到低溫製冷裝置內。

新功能可以實現：第一，量子位元讀出，也就是讀取當前量子位元的狀態。這點十分重要，因為可以節省記憶體和功耗。

第二，多門脈衝。此功能可以同時控制多個量子位元門的電勢，對於有效的量子位元讀出、多個量子位元的糾纏和操作，至關重要。也是為了將來可以實現更具擴充套件性的系統。

通過在積體電路中增加乙個可程式設計微控制器，horse ridge ii可以實現三種控制功能的執行，更具靈活性。微控制器使用數字訊號處理技術對脈衝進行額外的濾波，有助於減少量子位元之間的串擾。

horse ridge ii使用英特爾22奈米低功耗finfet技術（22ffl），已在4開爾文（零下269攝氏度）的溫度下得到了驗證。

現在的量子計算機是在毫開爾文的範圍內工作，僅比絕對零度高出零點幾度，對超級低溫的要求非常高，有很大的技術性難度。

但是，英特爾採用的矽自旋量子位元可以在1開爾文（零下272攝氏度）或更高的溫度下執行，這將大大降低製冷量子系統的難度。

英特爾的低溫控制研究致力於使控制項和矽自旋量子位元達到相同的工作溫度水平。正如horse ridge ii所展示的，該領域的不斷進步代表了擴充套件量子互聯的進步，且是英特爾實現量子長期實用性[3]的關鍵因素。

英特爾將在2023年2月的國際固態電路研討會（international solid-state circuits conference，isscc）上，展示這項研究的其他技術性細節。

[1][2]

[3]