Intel создала криогенный контроллер кубитов. Он упростит архитектуру квантового компьютера
Intel показала контроллер кубитов Horse Ridge. Он может работать даже при очень низких температурах с использованием транзисторов FinFET и выдерживает охлаждение до 4К (−269 ºC). Horse Ridge в будущем поможет масштабировать многокубитовые квантовые системы, и они будут достигать сотен тысяч и даже миллионов кубитов.
Horse Ridge ― это высокоинтегрированная SoC со смешанным сигналом, которая переносит элементы управления кубитами в квантовый холодильник ― как можно ближе к самим кубитам. Контроллер разработали совместно с учеными из QuTech, TU Delft и TNO (Нидерландской организации прикладных научных исследований). Разработка приближает эпоху практических квантовых вычислений, так как избавляет такого рода машины от сложной и объемной системы коммуникаций, которые соединяют управляющую стойку с кубитами.
Квантовый процессор, который состоит из нескольких кубитов, находится в экране, который защищен от радиочастотных излучений. Он охлажден до нескольких милликельвинов, то есть температура лишь на долю выше абсолютного нуля (−273,15 ºC). Процессор соединен с окружающей средой кабелями. Они пропущены через камеры с несколько более высокой температурой. Камеры включают вспомогательное оборудование для усиления сигнала и преобразования компьютерных команд в инструкции. Наружное управление осуществляет серверная стойка. Объем современного квантового вычислителя не превышает 50 кубитов, и даже такая система требует оборудования, которое занимает практически целую комнату.
Horse Ridge разместили на минимальном расстоянии от квантового процессора. Однако его нельзя поместить рядом с криогенным квантовым процессором, который имеет более низкую температуру. В Intel отметили, что в будущем может быть создан удобно масштабируемая пара, включающая контроллер и квантовый процессор. При этом могут быть использованы квантовые процессоры на спиновых кубитах (на кремниевых чипах, когда кубитом может выступить один электрон).Такие процессоры способны работать при более высоких температурах. Intel удалось поднять рабочую температуру такого процессора до 1,6 К. Если же контроллеры и кубитовые процессоры смогут работать при одинаковой температуре, то строение квантовых компьютеров сильно упростится, и станет возможен их коммерческий массовый выпуск.
В сентябре НАСА опубликовало доклад специалистов Google, которые заявили, что при помощи квантового компьютера «Sycamore» (Платан) с 53-кубитовым процессором удалось выполнить очень сложный программный расчет всего за 200 секунд. При этом самый современный мощный суперкомпьютер Summit смог бы произвести подобный результат лишь за 10 тысяч лет. Также, по оценкам специалистов компании, выполнение того же эксперимента на сервере Google Cloud заняло бы 50 трлн часов (5,7 млрд лет).
См. также: «Улучшаем квантовые вычисления, применяя классическое машинное обучение»
Позднее отдел квантовых вычислений компании IBM заявил, что Google ложно сообщила о достижении квантового превосходства, так как обычный вычислитель справится с этой задачей в худшем случае за 2,5 дня, и при этом полученный ответ будет точнее, чем у квантового компьютера. Такой вывод исследователи сделали по итогам проведенного теоретического анализа нескольких способов оптимизации.
См. также: «Демистификация принципов квантовых вычислений»
Google в ответ опубликовала заявление, в котором подтвердила достижение квантового превосходства. В качестве подтверждения компания ссылалась на публикацию в научном журнале Nature: «Насколько нам известно, этот эксперимент знаменует собой первое вычисление, которое может быть выполнено только на квантовом процессоре. Квантовые процессоры, таким образом, достигли режима квантового превосходства. Мы ожидаем, что их вычислительная мощность будет продолжать расти с двойной экспоненциальной скоростью».
