Tunnel Falls е най-модерният чип със силициеви спинови кубити на Intel
(снимка: Intel)
Intel направи важно изявление в областта на квантовите изчисления. Компанията обяви, че пуска 12-кубитов силициев чип Tunnel Falls – това е първият квантов процесор на Intel със силициеви кубити и той вече е достъпен за използване от изследователите в сферата на квантовите компютри.
Използвайки Tunnel Falls, учените могат да започнат да експериментират и изчисляват веднага, вместо да се опитват да направят свои собствени устройства. Открива се пътят към по-широка гама от изследвания, включително изучаване на основите на кубитите и квантовите точки и разработване на нови методи за работа с устройства с множество кубити, коментира HPC Wire.
„Tunnel Falls е най-модерният чип със силициеви спинови кубити на Intel до момента, надграждащ дългогодишния опит на компанията в проектирането и производството на транзистори. Това е следваща стъпка в дългосрочната стратегия на Intel за изграждане на пълнофункционална търговска квантова изчислителна система”, заяви Джим Кларк, директор по квантов хардуер в Intel.
„Независимо от това, че по пътя към толерантното към грешки квантово изчисление трябва да бъдат решени фундаментални въпроси и предизвикателства, академичната общност вече може да изследва тази технология и да ускори напредъка в научните изследвания”, допълни той.
Tunnel Falls се произвежда на 300-мм пластини във фабриката Intel D1. 12-кубитовото устройство използва най-модерните възможности на Intel за производство на транзистори, като екстремна ултравиолетова литография (EUV).
В силициевите спинови кубити всеки бит информация (0/1) е кодиран от спина (посоката на въртене) на един електрон. Всяко кубитово устройство е по същество електронен транзистор, което позволява да бъде произведено с помощта на технология, подобна на стандартните CMOS линии.
Използвайки тази доказана технология, Intel постига 95% добив на Tunnel Falls чипове от цялата пластина, като произвежда повече от 24 000 работещи квантови чипа на пластина. Тези чипове могат да образуват конфигурации от 4 до 12 кубита, които са изолирани или използвани в операции едновременно, в зависимост от нуждите на изследователите.
Intel вярва, че силициевите спинови кубити са по-добри от другите кубитови технологии, поради синергията им с усъвършенстваните транзистори. Тъй като са с размерите на транзистор (≈ 50×50 нм), те са милион пъти по-малки от другите видове кубити и според Nature Electronics – „може да са платформата с най-голям потенциал за мащабиране на квантовите изчисления“.
Като повечето кубити, и спиновите кубити, базирани на полупроводници, могат да бъдат реализирани по много начини. Основната технология прави възможно откриването на отделни електрони в изолирани “кладенци” и манипулиране на техните завъртания за кодиране на информация в квантово състояние.
Има три подхода за изработване на силициеви спинови кубити, включително конфигурациите Loss-DiVencenco, Single-Triplet (S-T0) и Exchange-Only. „Всяко решение има своите силни и слаби страни по отношение на производството, физиката и скалируемостта“, обяснява Кларк.
Според него, Intel изследва много параметри, като различни размери на квантовите точки, различни геометрии, различни дължини на кубитите. Компанията също вгражда бенчмаркове в своя чип, за да определи производителността.
Междувременно Intel си партнира с няколко американски лаборатории за изследвания в областта на квантовите изчисления. Компанията планира да направи своя Intel Quantum Software Development Kit (SDK) версия 1.0 достъпен за разработчици и изследователи по-късно тази година чрез Intel Developer Cloud.
„Нашата цел е да свържем Quantum SDK с реален хардуер. Това е един вид дезагрегиран подход. Засега се фокусираме както върху софтуера, така и върху хардуера и ще обединим двете направления занапред. Предстои огромна работа, за да се характеризират тези устройства и след това да се напишат много научни статии“, добави Кларк.
Представители на научни институции, участващи в програмата, са единодушни, че ангажиментът Intel е важен крайъгълен камък в процеса на демократизиране на изследванията на спиновите кубити и техните перспективи за квантова обработка на информация. Това, според учените, ще доведе до сближаване на индустрията, академичните среди, националните лаборатории и правителството.
Изследователите също така хвалят надеждността на Tunnel Falls, а възможността за работа с индустриални устройства на Intel, според тях, отваря перспективи за технически прогрес и обучение.
Intel вече разработва своя квантов чип от следващо поколение, базиран на Tunnel Falls, който се очаква да бъде пуснат през 2024 г. В бъдеще компанията планира сътрудничество с изследователски институции по целия свят, за да създаде квантова екосистема.