COMPUTER QUANTISTICI

Intel Horse Ridge, nuovi dettagli per il chip di controllo criogenico per computer quantistici

Dopo averlo rivelato a dicembre, durante l’ISSCC (International Solid-State Circuit Conference) Intel ha svelato alcuni dettagli relativi a Horse Ridge, chip di controllo criogenico per computer quantistici sviluppato da Intel Labs in collaborazione con QuTech.

Intel Horse Ridge è prodotto con il processo 22FFL CMOS di Intel ed è in grado di controllare 128 qubit con un singolo dispositivo. Con Horse Ridge, Intel vuole migliorare la scalabilità dei computer quantistici a migliaia di chip riducendo la complessità delle interconnessioni, fino a raggiungere la praticità quantistica e risolvere problemi reali attraverso i computer quantistici.

L’obiettivo di Horse Ridge è semplificare la complessa elettronica di controllo necessaria oggi per un sistema quantistico, riducendola a un SoC che opera circa alla stessa temperatura criogenica del chip quantistico stesso. Lo sviluppo di Horse Ridge si basa su tre aree principali: scalabilità, fedeltà e flessibilità.

Come detto in apertura, durante l’ISSCC Intel Labs e QuTech hanno rilasciato alcuni dettagli tecnici riguardanti Horse Ridge. Si tratta di un chip criogenico a segnale misto con un die di 4×4 mm2, che integra SRAM, core digitale e circuiteria analogica/RF.

Sempre stando a quanto mostrato durante la conferenza, Horse Ridge integra quattro canali RF in un singolo dispositivo. Ogni canale controlla 32 qubit sfruttando il multiplexing di frequenza: ciò significa che lo spettro della frequenza è diviso in 32 bande non sovrapposte, ognuna delle quali può portare un segnale separato.

La possibilità di usare quattro canali implica, come anticipato, che Horse Ridge sia in grado di controllare fino a 128 qubit. Questo riduce il numero di cavi necessari e quindi migliora la scalabilità.

Aumentare il numero di qubit comporta però delle sfide importanti in termini di fedeltà e prestazioni. Intel afferma di aver ottimizzato la tecnologia di multiplexing e aver ridotto gli errori causati dal cambio di fase, ciò significa che può esserci diafonia tra i qubit a causa del controllo a frequenze diverse. Per evitare problemi ogni frequenza può essere “sintonizzata” con un’alta precisione, in modo da correggere automaticamente il cambio di fase. 

Intel Horse Ridge

La flessibilità di Horse Ridge sta nella sua capacità di coprire un ampio spettro di frequenza. Ciò permette al chip di controllare entrambi i tipi di qubit che Intel sta studiando, i “superconducting qubits” e gli “spin qubits”.

Secondo quanto dichiarato da Intel, i primi operano solitamente tra i 6 e i 7 GHz, mentre i secondi tra i 13 e i 20 GHz e fino a una temperatura di 1 Kelvin. Quest’ultima caratteristica permetterebbe ai dispositivi di operare insieme all’elettronica di controllo, in un unico package.

Jim Clarke, direttore dell’hardware quantistico in Intel, ha dichiarato: “oggi i ricercatori quantistici lavorano con un numero ridotto di qubit, utilizzando sistemi piccoli e progettati ad-hoc, circondati da complessi meccanismi di controllo e interconnessione. Intel Horse Ridge riduce di molto questa complessità. Lavorando sistematicamente per per raggiungere i migliaia di qubit necessari per la praticità quantistica, continuiamo a fare costanti progressi per rendere il quantum computing una realtà commercialmente valida del nostro futuro”.