Intel과 QuTech, 양자 상호 연결 병목 현상 해결의 발전을 시연

새로운 소식:  오늘 Intel과  QuTech(  델프트 공과 대학과 네덜란드 응용 과학 연구 기구(Organization for Applied Scientific Research))는 극저온 희석 냉장고에 있는 양자 칩과 큐비트를 제어하는 ​​복잡한 실온 전자 장치. 이 혁신은 업계 최고의 동료 심사 연구 과학 저널인 Nature 에서 다루어졌으며  Intel의 극저온 컨트롤러 칩 Horse Ridge 로 양자 확장성에 대한 가장 큰 과제 중 하나를 해결하는 데 중요한 이정표가 되었습니다  .

“QuTech와의 파트너십을 통해 추진된 우리의 연구 결과는 우리의 극저온 컨트롤러인 Horse Ridge가 여러 실리콘 큐비트를 제어하면서 실온 전자 제품과 동일한 고충실도 결과를 달성할 수 있음을 정량적으로 증명합니다. 또한 단일 케이블을 사용하여 2개의 큐비트에서 주파수 다중화를 성공적으로 시연했으며, 이는 양자 컴퓨팅에서 '배선 문제'를 단순화하는 방법을 제공합니다. 함께 이러한 혁신은 양자 제어 칩을 미래에 양자 프로세서와 완전히 통합하는 길을 열어 양자 확장의 주요 장애물을 해제합니다.”

– Stefano Pellerano, Intel Labs 수석 엔지니어

중요한 이유:  양자 컴퓨팅의 주요 병목 현상은 희석 냉장고의 저온 극저온에 저장된 양자 칩과 큐비트를 제어하는 ​​실온 제어 전자 장치 사이에 있습니다. 제어 전자 장치가 극저온에서 높은 충실도로 작동하도록 하는 것은 "상호 연결 또는 배선 병목 현상"을 극복하는 열쇠입니다. Intel은  Intel의 22nm FinFET 저전력 기술을 사용하여 구축된 큐비트용 극저온 제어 칩인 Horse Ridge를 출시 하면서 이 문제를 해결하기 위한 첫 걸음을 내디뎠습니다  . 번째 세대 칩은 작년에 도입되었습니다. Horse Ridge는 양자 시스템을 위한 제어 배선의 복잡성을 간소화하기 위해 양자 컴퓨터 작동을 위한 핵심 제어 기능을 극저온 냉장고(큐비트 자체에 최대한 가깝게)로 가져왔습니다.

이 최신 연구는 상온 전자 제품과 동일한 수준의 충실도(99.7%)에서 2큐비트 프로세서의 일관된 제어를 달성하는 상용 CMOS 기반 저온 컨트롤러를 보여주는 무작위 벤치마킹 결과를 성공적으로 보여줍니다. 이는 양자 컴퓨팅을 위한 극저온 전자공학 분야의 핵심 연구 이정표입니다.

연구에 대한 추가 정보:  Intel과 QuTech는 동일한 케이블을 사용하여 두 개의 큐비트를 제어함으로써 주파수 다중화를 성공적으로 시연했습니다. 오늘날 각 큐비트는 자체 케이블에 의해 개별적으로 제어되기 때문에 이것은 중요한 개념 증명입니다. 큐비트 수가 증가함에 따라 확장할 수 없는 접근 방식입니다. Horse Ridge는 멀티플렉싱을 활용하여 큐비트 제어에 필요한 무선 주파수 케이블 수를 줄임으로써 이러한 한계를 해결하는 것을 목표로 합니다.

연구팀은 기존 컴퓨터보다 양자 컴퓨터에서 더 효율적인 Deutsch-Jozsa 알고리즘이라는 2큐비트 알고리즘을 실행하여 컨트롤러의 프로그래밍 가능성을 시연했습니다.

무작위 벤치마킹으로 검증된 연구 결과는 양자 제어 전자 장치를 단순화하기 위한 고도로 통합되고 확장 가능한 솔루션으로서 Horse Ridge의 원래 약속을 검증하고 이 기술이 다중 큐비트 알고리즘 및 잡음이 많은 중간 규모 양자 장치에 직접 적용될 수 있음을 증명합니다. .

다음 단계:  이 분야의 지속적인 연구를 통해 컨트롤러 칩과 큐비트를 동일한 다이(모두 실리콘으로 제작됨) 또는 패키지에 완전히 통합하여 양자 확장성을 위한 길을 닦는 것이 가능할 수 있습니다.

추가 컨텍스트:  Intel의 양자 컴퓨팅  (보도 자료) | 인텔 랩  (프레스 키트)