全球首款低温控制芯片推量子计算机前进一步

以美国俄勒冈州最冷地区命名，英特尔研究院发布首款低温控制芯片Horse Ridge，量子实用道路迎来重要里程碑，商业上可行的量子计算机将由此进入新的发展阶段。

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特尔在量子计算上的投资涵盖整个硬件和软件堆栈，旨在开发一个实用、商业上可行的量子系统并使其投入商用。该款芯片由英特尔与QuTech（荷兰代尔夫特理工大学与荷兰国家应用科学院联合创立）共同开发，实现了对多个量子位的控制。

“虽然人们非常重视量子位本身，但同时控制多个量子位仍是业界的一大挑战。”英特尔量子硬件总监Jim Clarke 说，“量子控制是大规模商用量子系统开发过程中的核心环节，这是英特尔投资量子纠错和控制技术的原因。通过Horse Ridge，英特尔开发了一个可扩展的控制系统，能够大大加快测试速度并实现量子计算的潜力。”

如果说展示量子实用性是一场马拉松，那么量子研究才刚刚跑完一英里。在实现量子计算机的功能和潜力的竞赛中，研究人员广泛关注量子位的制造，希望证明以叠加方式运行的少数量子位就能指数级提高计算能力。

目前，研究人员致力于构建小规模的量子系统，以证明量子设备的潜力。

在这些尝试中，研究人员依靠现有的电子工具和高性能计算机架级仪器，将低温冰箱内的量子系统与调节量子位性能并对系统进行编程的传统计算设备相连。而这些定制设计的设备通常控制单个量子位，如果要控制量子处理器，则需要数百根连接线进出冰箱。

显然，这种针对每个量子位的广泛控制布线将束缚量子系统的能力，使其无法扩展到证明量子实用性所需要的成百上千个量子位，更不用说商业可行的量子解决方案所需的数百万个量子位了。

英特尔在早期的量子硬件开发中就发现，实现商业规模量子计算的主要瓶颈是互连和控制电子设备。通过用高度集成的系统芯片（Horse Ridge）代替这些庞大的仪器，英特尔从根本上简化了运行量子系统所需的控制电子设备，从进出冰箱的数百根电缆简化到在量子设备附近运行的单个一体化套件。与此同时，允许使用复杂的信号处理技术来加快设置时间、改善量子位性能，使系统能够高效扩展到更多的量子位。

Horse Ridge能够在约4开尔文的低温下工作，这个温度仅比绝对零度高一点点，其温度之低，几乎让原子停止运动。这一成果令人兴奋，因为硅自旋量子位有望在略高于当前量子系统所需的温度下工作。

如今，量子计算机在毫开尔文温度范围内运行，只比绝对零度高几分之一度。但是硅自旋量子位的特性使其能够在1开尔文或更高温度下工作，这将极大地减少冷却量子系统的挑战。

英特尔的目标是让低温控制和硅自旋量子位在相同的温度下工作。

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