Xip criogènic per a la computació quàntica.

El xip d'Intel de control criogènic Horse Ridge permetrà a Intel augmentar el nombre de quits.

Durant la recents reunió  de la IEEE s a San Francisco, Intel va presentar un xip criogènic dissenyat per accelerar el desenvolupament dels ordinadors quàntics que estan construint amb el grup de recerca QuTech de la Universitat de Delft. El xip, anomenat Horse Ridge, utilitza transistors dissenyats especialment per proporcionar senyals de control de microones als xips de computació quàntica d'Intel.

Font: Intel

Intel Labs principal engineer Stefano Pellerano, holds Horse Ridge, a new cryogenic control chip to speed development of quantum computers

Els xips quàntics informàtics  en desenvolupament d'IBM, Google, Intel i altres empreses funcionen avui dia en fraccions d’un grau superior al zero absolut i s’han de conservar dins d’un refrigerador de dilució. No obstant això, com les empreses han aconseguit augmentar el nombre de bits quàntics (qubits) en els xips i, per tant, la capacitat de calcular dels xips, han començat a produir-se esdevenint com un problema. Cada qubit necessita el seu propi conjunt de cables que condueix a sistemes de control i lectura fora del contenidor criogènic. A mesura que els ordinadors quàntics continuen augmentant la seva capacitat i els d' Intel tenen fins a 49 qubits; aviat no hi haurà prou espai per encabir als cables.   

L'objectiu final, és minimitzar el nombre de cables i tubs del sistema de criogenia, els controls quàntics són una peça essencial del trencaclosques que cal resoldre per desenvolupar un sistema quàntic comercial de gran escala. La solució és portar la major part de l'electrònica de control i lectura a la zona extra-freda,  fins i tot integrar-la. al pròpi xip de qubit.

Horse Ridge integra l'electrònica de control en un xip pensat per funcionar a la zona freda amb el xip de qubit. Horse Ridge està programat amb instruccions que corresponen a les operacions bàsiques de qubit. Tradueix aquestes instruccions en polsos de microones que poden manipular l'estat dels qubits.

Font: Gigabits magazine

El xip ha estat dissenyat per funcionar a 4 K, una temperatura lleugerament superior que el 0 K. La companyia va utilitzar el seu procés FinFET de 22 nanòmetres per construir el xip, tot i que els transistors que formen el circuit de control necessiten una forta enginyeria.

Si s'agafa un transistor i es refreda a 4K, funcionarà ja que, hi ha moltes característiques fonamentals dels dispositius que depenen de la temperatura.

L’equip d’Intel va haver de caracteritzar com activar o desactivar els dispositius a aquesta temperatura de manera que,  van haver d'utilitzar el model que  es va desenvolupar per optimitzar la velocitat, el rendiment i el consum dels dispositius en condicions criogèniques. Els mateixos dispositius havien de ser dissenyats per generar tan poca calor per no molestar la delicada condició dels qbits. 

Segons  Horse Ridge, és un desenvolupament especialment important, ja que ajuda a obrir el camí cap a la tecnologia del qubit de propera generació . Aquests codis s’assemblen a estructures de transistors i tenen el potencial d’operar a 1 K en lloc dels mK necessaris per als qubits superconductors que Intel i altres han estat utilitzant. Aquesta diferència podria significar que es pot fer més electrònica de control i de lectura a la zona extra-freda amb el xip de qubit, perquè poden generar més calor sense afectar els qubits.

Font: Universitat de Delft