Intel Horse Ridge II, un chip di controllo criogenico per semplificare i computer quantistici

Intel ha svelato Horse Ridge II, la seconda generazione del chip di controllo criogenico dedicato ai computer quantistici. A un anno dalla prima versione, Horse Ridge II offre capacità migliorate come la possibilità di manipolare e leggere gli stati dei qubit (l'unità di informazione fondamentale dei computer quantistici), ma anche controllare il potenziale di diversi gate per intrecciare più qubit.

Con Horse Ridge II, Intel vuole rendere i computer quantistici meno complessi e più pratici. "Riteniamo che aumentare il numero di qubit senza affrontare le complessità di collegamento sia come possedere un'auto sportiva e rimanere costantemente bloccati nel traffico. Horse Ridge II semplifica i controlli del circuito quantistico e ci aspettiamo che questo miglioramento porti una maggiore fedeltà e una riduzione dei consumi, avvicinandoci allo sviluppo di un circuito quantistico integrato che non rimanga vittima del traffico", ha sintetizzato Jim Clarke, direttore del "Quantum Hardware, Components Research Group" di Intel con una calzante metafora.

Chip di controllo quantistico criogenico, perché è importante

I primi i sistemi quantistici usavano elettronica a temperatura ambiente, con tanti cavi coassiali indirizzati al processore quantistico situato all'interno di un frigorifero a diluizione. Questo approccio, secondo Intel, è inefficiente perché non scala con un grande numero di qubit a causa delle dimensioni, del costo, del consumo e del carico termico.

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Con la prima versione di Horse Ridge, Intel ha iniziato a semplificare il progetto dei sistemi quantistici, diminuendo la necessità di ricorrere a diversi rack e a migliaia di fili che entrano ed escono dal frigorifero. Horse Ridge non è altro che un SoC che usa tecniche di processo dei segnali sofisticate per accelerare il tempo di configurazione, migliorare le prestazioni e consentire ai sistemi di scalare verso un maggior numero di qubit. Horse Ridge II fa un ulteriore passo avanti in tale direzione, lavorando sulla generazione di impulsi in radiofrequenza della prima generazione per manipolare lo stato del qubit, noto come "qubit drive".

Intel Horse Ridge II, le nuove funzionalità

Horse Ridge II, in particolare, introduce due funzionalità di controllo aggiuntive: la prima è la lettura dello stato attuale del qubit, un miglioramento che elimina la necessità di salvare grandi quantità di dati, con risparmi in termini di memoria e consumo. Un altro cambiamento si chiama "multigate pulsing", ed è la capacità di controllare nello stesso momento il potenziale di molti gate, facilitando le letture e il funzionamento coordinato di più qubit in modo da ottenere sistemi più scalabili.

Vi è poi l'aggiunta di un microcontrollore programmabile sul circuito integrato che permette a Horse Ridge II una maggiore flessibilità e di offrire controlli più sofisticati per quanto riguarda l'esecuzione di tre funzioni di controllo. Il microcontrollore usa tecniche digitali per processare i segnali in modo da filtrare ulteriormente gli impulsi, riducendo la diafonia (crosstalk, interferenza) tra i qubit.

Horse Ridge II è realizzato con il processo produttivo Intel "22nm low-power FinFET" (22FFL) e il suo funzionamento è stato verificato a 4 °K (-269,15 °C). "Oggi, un computer quantistico opera nella gamma dei millikelvin, solo una frazione di grado sopra lo zero assoluto. Ma gli spin qubit al silicio - alla base degli sforzi quantistici di Intel - hanno proprietà che potrebbero consentire loro di funzionare a temperature di 1 kelvin o superiori, il che ridurrebbe significativamente le sfide nel raffreddamento di un sistema quantistico", ha ricordato l'azienda statunitense.