英特尔和 QuTech 推出了用于量子计算的马岭低温控制芯片

　　作者：刘琳

　　英特尔量子计算项目有了新进展。

　　英特尔实验室首席工程师 Stefano Pellerano 称新的低温控制芯片将加速全堆栈量子计算系统的发展，标志着商业上可行的量子计算机的发展的一个里程碑。

　　雷锋网(公众号：雷锋网) 2 月 19 日消息，据外媒报道，在旧金山举行的国际固态电话会议上，英特尔和 QuTech 称正在为 新的低温控制芯片马岭的设计技术揭秘。

　　英特尔实验室和 QuTech 研究人员在一篇研究论文中概述了新型低温量子控制芯片的技术特点。英特尔  表示他们设计了可伸缩的片上系统( SOC )，使其在低温下工作，简化了控制电子和互连线，使其能够优雅地进行规模和操作大型量子计算系统。

　　马岭则解决了在构建一个足以展示量子实用性的量子系统方面的基本挑战--可伸缩性、灵活性和保真度。

　　目前，量子计算的挑战在于，它只能在接近冰点的温度下工作。而英特尔正在试图改变这一状况，但控制芯片朝着在极低温度下实现控制迈出了一步，因为它消除了数百条线进入一个装有量子计算机的冷藏箱。

　　目前，量子研究人员只使用少量的量子位或量子比特，使用由复杂的控制和互连机制所包围的较小的、定制的系统。英特尔的马岭则大大降低了这一复杂性。

　　英特尔实验室( Intel Labs )量子硬件主管吉姆·克拉克( Jim Clarke )在一份声明中表示，英特尔系统地致力于将量子实用所需的量子比特扩展到数千位，从而在使商业上可行的量子计算成为现实方面取得了稳步进展。

　　将量子计算应用于现实世界中的问题，首先取决于同时具有高保真度的数千个量子位的扩展和控制能力。

　　英特尔表示，马岭通过使用高度集成的 SOC 来简化目前运行这样一个量子系统所需的复杂控制电子设备，以加快启动时间，改善量子位性能，并有效地扩展到实际应用所需的更大的量子位数。

　　ISSCC 文件重点介绍了三个关键领域的技术细节：

　　可伸缩性：集成 SoC 设计采用 Intel 的 22 纳米 FinFET 低功耗 CMOS 技术，将四个射频( RF )通道集成到一个设备中。每个信道都可以通过利用“频率复用”来控制 32 量子位--这种技术将可用的总带宽划分为一系列不重叠的频带，每个频带用于携带一个单独的信号。有了这四个通道，马岭可以控制多达 128 量子位与单一的设备，大大减少了电缆和机架仪器的数目的需要。

　　忠诚度：量子比特数的增加引发了对量子系统的能力和运作提出挑战的其他问题。其中一个潜在的影响是量子比特的保真度和性能下降。在开发马岭的过程中，英特尔优化了多路复用技术，使系统能够缩小和减少“相移”带来的误差--这种现象可能发生在控制不同频率的多个量子位时，导致量子比特之间的串扰。工程师们可以高精度利用马岭调节各种频率，使量子系统能够适应并自动校正使用同一射频线控制多个量子位时的相移，从而提高量子位门保真度。

　　灵活性：马岭可以覆盖很宽的频率范围，既可以控制超导量子位元(称为转换子)，也可以控制自旋量子位元。Transmon 通常工作在 6-7 GHz 左右，而自旋量子位的工作频率在 13-20 GHz 左右。英特尔正在探索硅自旋量子位元，它有可能在高达 1 摄氏度的开尔文温度下工作。这项研究为集成硅自旋量子比特器件和马岭的低温控制创造了一个解决方案，提供一个流线型封装的量子位元和控制。

　　总的来说，量子计算将改变计算方式，这是毋庸置疑且意义深远的。但目前，量子计算仍然是一个非常年轻的领域，还存在很大的科技突破空间，它要从实验室走到商业市场，也并不是一件容易的事情。