英特尔控制芯片可通过降低管理低温量子比特

早在 2019 年，英特尔就为可扩展量子计算机推出了第一代控制芯片 -- Horse Ridge。该控制芯片通过降低管理低温量子比特及其控制硬件所需的电路的复杂性，帮助可扩展量子计算机朝着实际使用案例迈出了重要一步。

几天前发表在《Nature Machine Intelligence》上的新论文中，英特尔和 QuTech 合作，报告了 Horse Ridge 实际使用过程中的主要发现。作为行业内的首例，英特尔和 QuTech 通过使用同一根电缆来控制两个量子比特，成功地进行了频率复用。

这一点非常重要，因为目前大多数方法都是使用单独的电缆连接到量子计算机中的各个量子比特，这种技术很难扩展到数百和数千个量子比特(这是为制造商业上可行和有益的量子计算机而建议的最小量子比特数)。

为了将他们的设置付诸实施，研究人员随后在这两个量子比特上对著名的 Deutsch-Jozsa 算法进行编程，并获得了基准协议的数据，有效地证明了该芯片能够用任意的量子算法进行编程，并最终为未来的可扩展性铺平道路。

使用随机基准(randomized benchmarking，一种测量一组量子门的错误率的技术)，研究人员报告说，Horse Ridge 在控制双量子比特处理器方面取得了惊人的高保真度(99.7%)，与当代商业室温电子装置相当。保真度的微小差异也是由于量子比特本身的原因，而不是因为 Horse Ridge 的原因。

英特尔和 QuTech 认为这项研究工作是创建可扩展的硅量子计算机的一个重要里程碑，在这种计算机中，量子比特和控制硬件都平放在同一个硅芯片上。英特尔实验室的首席工程师 Stefano Pellerano 在谈到这项研究工作时说：“观察 Horse Ridge 在其中扮演什么角色将是很有趣的”。

他继续说道：“我们与 QuTech 公司合作推动的研究结果，定量地证明了我们的低温控制器 Horse Ridge 可以在控制多个硅质点的同时，实现与室温电子学相同的高保真结果。我们还成功地演示了用一根电缆对两个量子比特进行频率复用，这为简化量子计算中的‘布线挑战’扫清了道路。这些创新加在一起，为未来将量子控制芯片与量子处理器完全整合铺平了道路，解除了量子扩展中的一个主要路障”。