A Intel, como desenvolvedora líder de microprocessadores, não pôde ficar longe da criação de computadores quânticos. Com a ajuda de cientistas da Holanda, ela criou um controlador de silício exclusivo para a construção de computadores quânticos escaláveis. Hoje ela lançou alguma luz sobre esse desenvolvimento.
Controlador de qubit criogênico Intel Horse Ridge
Formalmente, o controlador Horse Ridge foi anunciado em dezembro do ano passado. Naquela época, a Intel escapou com palavras gerais e revelou apenas os detalhes do processo tecnológico do novo produto. A montagem de cristais de Horse Ridge, explicou a empresa, utiliza uma tecnologia de processo de 22 nm e é construída usando transistores FinFET com portas verticais. O objetivo do controlador é realmente simplificar a criação de sistemas de computação com vários qubit.
Em sua pesquisa, a Intel explora computadores quânticos criogênicos. Tais sistemas funcionam quando resfriados a uma temperatura próxima ao zero absoluto. A eletrônica moderna não pode funcionar quando resfriada a essas temperaturas. Portanto, os circuitos de controle lançam os cabos do tentáculo de um local seguro e quente fora de uma caixa isolada com qubits dentro de uma câmara refrigerada.
É por isso que as calculadoras quânticas parecem uma imagem do universo do steam punk. Por cerca de 50 qubits, isso é tolerável, mas dimensionar esse design para centenas e milhares de qubits será extremamente difícil e caro. São necessários circuitos de controle que estejam localizados o mais próximo possível dos qubits. Idealmente, os componentes eletrônicos para amplificar o sinal e traduzir o código em sinais de controle de qubit devem estar localizados na mesma câmara com qubits. É para esse fim que o controlador Intel Horse Ridge foi criado.
Olhando para o futuro, observamos que o SoC Intel Horse Ridge funciona quando resfriado a 4 kelvin. Os qubits criogênicos operam a uma temperatura mais baixa na fração de um kelvin. Portanto, o sonho de um único módulo de computação com controle eletrônico ainda é um sonho. Mais esperança para qubits de rotação. O computador quântico em spin qubits opera a uma temperatura de 1,6 Kelvin, que é mais próxima das capacidades do controlador Horse Ridge.
Quanto ao próprio controlador, ele contém uma unidade multicanal de radiofrequência para controlar qubits. A unidade suporta a operação de quatro canais de radiofrequência. Cada canal pode controlar até 32 qubits. Para isso, é usada a multiplexação de frequência – dividindo um canal comum em faixas de frequência disjuntas. Os pulsos de radiofrequência são capazes de reverter o spin (controlar qubits) e contar o estado do qubit. Na verdade, usando pulsos de rádio, o algoritmo computacional é traduzido para o estado de qubits. Somente um controlador Horse Ridge pode controlar 128 qubits.
O controlador também contém blocos de correção de erros que podem ocorrer em sistemas com vários qubit. Um sinal de rádio em um ambiente denso está sujeito a interferências e distorções mútuas, que, por exemplo, podem causar uma mudança de fase e levar a erros no controle e na leitura de qubits. O controlador possui um mecanismo interno para ajustar automaticamente a frequência e a fase dos sinais de controle, o que simplifica o dimensionamento do sistema.
Circuito de silício com um qubit giratório
A faixa de frequência operacional do controlador quântico da Intel permite trabalhar com qubits supercondutores comuns, que respondem a frequências na faixa de 6 a 7 GHz e com qubits de rotação, que precisam de frequências operacionais na faixa de 13 a 20 GHz. Talvez a partir do relatório da Intel sobre este tópico no ISSCC 2020 hoje, aprenderemos um pouco mais sobre o SoC Horse Ridge.
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