Современная электроника №6/2023

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 49 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2023 НОВОСТИ МИРА Intel представила Tunnel Falls – свой первый квантовый процессор с кремниевыми кубитами Intel объявила о выпуске 12-кубитного кремниевого чипа Tunnel Falls и его до- ступности для квантовых исследователей. Используя Tunnel Falls, учёные могут сра- зу же приступить к экспериментам и расчё- там, вместо того чтобы пытаться изготовить свои собственные устройства. В результа- те становится возможным более широкий спектр исследований, включая изучение ос- нов кубитов и квантовых точек и разработ- ка новых методов работы с устройствами с несколькими кубитами. «Tunnel Falls – это самый совершенный на сегодняшний день чип Intel с кремниевы- ми спиновыми кубитами, созданный на ос- нове многолетнего опыта компании в раз- работке и производстве транзисторов. Это следующий шаг в долгосрочной стратегии Intel по созданию полнофункциональной коммерческой системы квантовых вычис- лений. Несмотря на то, что на пути к устой- чивому к ошибками квантовому компьюте- ру необходимо решить фундаментальные вопросы и задачи, академическое сообще- ство теперь может изучить эту технологию и ускорить развитие исследований», – со- общил Джим Кларк (Jim Clarke), директор Quantum Hardware, Intel. Tunnel Falls производится на 300-мм пла- стинах на фабрике Intel D1. 12-кубитное устройство использует самые передовые возможности промышленного производ- ства транзисторов Intel, такие как литогра- фия в экстремальном ультрафиолете (EUV). В кремниевых спиновых кубитах каждый бит информации (0/1) закодирован спином (на- правлением вращения) одного электрона. Каждое кубитное устройство, по сути, пред- ставляет собой электронный транзистор, что позволяет изготавливать его по технологии, аналогичной стандартной линии на основе комплементарных оксидов металлов и по- лупроводников (CMOS). Благодаря использованию этой отрабо- танной технологии, производство Tunnel Falls обеспечивает выход годных чипов на уровне 95 % по всей пластине, позволяя получать с каждой пластины более 24 000 рабочих квантовых чипов. Эти чипы могут образовывать конфигурации от 4 до 12 ку- битов, которые можно изолировать или ис- пользовать в операциях одновременно, в за- висимости от потребностей исследователей. Intel считает, что кремниевые спиновые кубиты превосходят другие технологии ку- битов из-за их синергии с передовыми тран- зисторами. Будучи размером с транзистор ( ≈ 50 × 50 нм), они в миллион раз меньше, чем другие типы кубитов, что, согласно Nature Electronics, «может быть платфор- мой с наибольшим потенциалом для мас- штабирования квантовых вычислений». Следует отметить усилия Intel, направлен- ные на дальнейшие исследования аппарат- ного обеспечения – похоже, что компания не готова остановиться на одном решении. Ведь, как и большинство кубитов, спино- вые кубиты на основе полупроводников мо- гут быть реализованы разными способами. Базовая технология позволяет обнаружи- вать отдельные электроны в изолированных ямах и управлять их спинами, чтобы кодиро- вать информацию в квантовом состоянии. Существует три подхода к созданию крем- ниевых спиновых кубитов, включая конфи- гурацию Loss-DiVencenzo, конфигурацию Single-Triplet (S-T0) и Exchange-Only. «У каж- дого решения есть свои сильные и слабые стороны с точки зрения изготовления, с точки зрения физики и с точки зрения масштаби- руемости», – пояснил Кларк. По его словам, Intel изучает множество параметров, таких как разные размеры квантовых точек, разная геометрия, разная длина кубитов. Intel также встраивает в свой чип средства тестирова- ния для определения производительности. Intel объявила о сотрудничестве с лабо- раторией физических наук (LPS) универси- тета Мэриленда, Qubit Collaboratory (LQC) в Колледж-Парке, национальным исследова- тельским центром квантовых информацион- ных наук (QIS), Sandia National Laboratories, университетом Рочестера и университетом Висконсин-Мэдисон для продвижения ис- следований в области квантовых вычисле- ний. Компания планирует предоставить до- ступ для разработчиков и исследователей к своему набору инструментов Intel Quantum Software Development Kit (SDK) версии 1.0 в этом году через Intel Developer Cloud. «Наша цель – подключить Quantum SDK к реальному оборудованию. Это своего рода дезагрегированный подход. На данный мо- мент мы сосредоточены как на программном, так и на аппаратном обеспечении, и в даль- нейшем мы объединим их. Предстоит про- делать огромный объём работы, чтобы оха- рактеризовать эти устройства, а затем напи- сать много научных работ», – добавил Кларк. LPS Qubit Collaboratory (LQC) является од- ним из исследовательских центров мини- стерства обороны в области квантовых ин- формационных наук (QIS), учреждённых в рамках Закона о национальной квантовой инициативе 2018 г. Intel сотрудничает с LQC в рамках программы Qubits for Computing Foundry (QCF) через Исследовательское управление армии США. Intel заявляет, что сотрудничество с LQC по- может демократизировать кремниевые спино- вые кубиты, позволив исследователям полу- чить практический опыт работы с их масшта- бируемыми массивами. По словам Кларка, Intel предоставит квантовые устройства, в то время как исследовательские организации будут нести ответственность за приобретение и настройку необходимой инфраструктуры, такой как системы криоконтроля. Пока Intel не предоставляет чипы Horse Ridge II для кри- оконтроля, но может сделать это в будущем. Представители научных учреждений, уча- ствующие в программе, единодушны в том, что участие Intel является важной вехой в демократизации исследования спиновых ку- битов и их перспектив для квантовой об- работки информации и ведёт к объедине- нию промышленности, научных кругов, на- циональных лабораторий и правительства. По мнению учёных, устройство представ- ляет собой гибкую платформу, позволяющую напрямую сравнивать различные кодиров- ки кубитов и разрабатывать новые режимы работы, что позволяет внедрять новые кван- товые операции и алгоритмы в многокубит- ном режиме и ускорять скорость обучения в квантовых системах на основе кремния. Исследователи также высоко оценивают надёжность Tunnel Falls, а возможность ра- ботать с промышленными устройствами Intel открывает, по их мнению, перспективы для технического прогресса и обучения. Intel планомерно работает над повышени- ем производительности Tunnel Falls и инте- грации его в свой полный квантовый стек с помощью комплекта Intel Quantum SDK. Кро- ме того, Intel уже разрабатывает свой кван- товый чип следующего поколения на базе Tunnel Falls, ожидается, что он будет выпу- щен в 2024 году. В будущем Intel планирует сотрудничать с дополнительными исследо- вательскими институтами по всему миру для создания квантовой экосистемы. 3dnews.ru