早在 2019 年，英特爾就為可擴(kuò)展量子計(jì)算機(jī)推出了第一代控制芯片 -- Horse Ridge。該控制芯片通過降低管理低溫量子比特及其控制硬件所需的電路的復(fù)雜性，幫助可擴(kuò)展量子計(jì)算機(jī)朝著實(shí)際使用案例邁出了重要一步。

幾天前發(fā)表在《Nature Machine Intelligence》上的新論文中，英特爾和 QuTech 合作，報(bào)告了 Horse Ridge 實(shí)際使用過程中的主要發(fā)現(xiàn)。作為行業(yè)內(nèi)的首例，英特爾和 QuTech 通過使用同一根電纜來控制兩個(gè)量子比特，成功地進(jìn)行了頻率復(fù)用。

這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)槟壳按蠖鄶?shù)方法都是使用單獨(dú)的電纜連接到量子計(jì)算機(jī)中的各個(gè)量子比特，這種技術(shù)很難擴(kuò)展到數(shù)百和數(shù)千個(gè)量子比特(這是為制造商業(yè)上可行和有益的量子計(jì)算機(jī)而建議的最小量子比特?cái)?shù))。

為了將他們的設(shè)置付諸實(shí)施，研究人員隨后在這兩個(gè)量子比特上對(duì)著名的 Deutsch-Jozsa 算法進(jìn)行編程，并獲得了基準(zhǔn)協(xié)議的數(shù)據(jù)，有效地證明了該芯片能夠用任意的量子算法進(jìn)行編程，并最終為未來的可擴(kuò)展性鋪平道路。

使用隨機(jī)基準(zhǔn)(randomized benchmarking，一種測量一組量子門的錯(cuò)誤率的技術(shù))，研究人員報(bào)告說，Horse Ridge 在控制雙量子比特處理器方面取得了驚人的高保真度(99.7%)，與當(dāng)代商業(yè)室溫電子裝置相當(dāng)。保真度的微小差異也是由于量子比特本身的原因，而不是因?yàn)?Horse Ridge 的原因。

英特爾和 QuTech 認(rèn)為這項(xiàng)研究工作是創(chuàng)建可擴(kuò)展的硅量子計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要里程碑，在這種計(jì)算機(jī)中，量子比特和控制硬件都平放在同一個(gè)硅芯片上。英特爾實(shí)驗(yàn)室的首席工程師 Stefano Pellerano 在談到這項(xiàng)研究工作時(shí)說：“觀察 Horse Ridge 在其中扮演什么角色將是很有趣的”。

他繼續(xù)說道：“我們與 QuTech 公司合作推動(dòng)的研究結(jié)果，定量地證明了我們的低溫控制器 Horse Ridge 可以在控制多個(gè)硅質(zhì)點(diǎn)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)與室溫電子學(xué)相同的高保真結(jié)果。我們還成功地演示了用一根電纜對(duì)兩個(gè)量子比特進(jìn)行頻率復(fù)用，這為簡化量子計(jì)算中的‘布線挑戰(zhàn)’掃清了道路。這些創(chuàng)新加在一起，為未來將量子控制芯片與量子處理器完全整合鋪平了道路，解除了量子擴(kuò)展中的一個(gè)主要路障”。