英特尔发布第二代低温量子控制芯片：22nm工艺、能在零下269℃下得到验证

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12月4日，Intel在研究院开放日活动上公布了五大创新技术进展，其中就有第二代低温控制芯片“Horse Ridge II”，标志着Intel在量子计算可扩展性上又取得了里程碑式的突破，而可扩展性是量子计算的最大难点之一。

一年前，Intel发布了首款低温控制芯片“Horse Ridge”，实现了对最多128个量子位的控制，而在更早的2018年，Intel还推出过49量子位量子计算测试芯片“Tangle Lake”。

Horse Ridge II量子计算是一种全新的计算模式，不同于如今的数字计算需要把数据编码为二进制(比特位)，非0即1，而是使用量子位，可以同时处于多个状态，通过量子比特相互纠缠，实现性能的指数级提升，能够并行执行大量计算。

Intel一直在研究多种量子位类型，包括超导量子位、硅自旋量子位，前者还有IBM、Google等在研究，而后者是Intel独一无二的路径，利用电子自旋并以微小的微波脉冲控制运动，从而释放量子能量，而且非常适合Intel现有的一整套硅半导体工艺。

最新推出的Horse Ridge II支持增强的功能和更高的集成度，可实现对量子系统的有效控制，包括操纵和读取量子位状态的能力、多个量子位纠缠所需的多个量子门的控制能力。

Horse Ridge系列控制芯片不再需要对设备使用多个机架，也不再需要让成千根电线进出制冷机来运行量子计算设备，而是用高度集成的片上系统(SoC)代替这些笨重的仪器，从而简化系统设计，并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，能够有效地将量子系统扩展到更大的量子位数。

Horse Ridge II的设计基于第一代SoC产生射频脉冲以操纵量子位状态的能力，也称为量子位驱动(Qubit Drive)，同时引入了两个额外的控制功能，从而将外部电子控件进一步集成到在低温制冷机内部运行的SoC之中。

新功能包括：

－ 量子位读出(Qubit Readout)

允许读取当前量子位状态。这样做的意义相当重大，因为可以进行片上低延迟量子位状态检测，而无需存储大量数据，从而节省了内存和功耗。

－ 多门控脉冲(Multigate Pulsing)

能够同时控制多个量子门，这对于有效的量子位读取、多个量子位的纠缠和操作至关重要，还可以打造更具扩展性的系统。

Horse Ridge II继续使用Intel 22nm低功耗FinFET工艺制造(22FFL)，已经能够在4开尔文温度(-269摄氏度)下得到验证，也就是比绝对零度高4摄氏度。

如今一台量子计算机的工作环境在毫开尔文范围，也就是只比绝对零度高几分之一度，但是作为量子工作基础的硅自旋量子位，具备可在1开尔文或更高温度下运行的特性，从而大大降低量子系统制冷的难度。

Intel第一代低温量子控制芯片Horse Ridge

从左往右：Intel 7位、17位、49位量子芯片