Fuldt integreret hot qubit kvanteprocessor ved hjælp af kommercielt tilgængelig teknologi

Equal1 Laboratories (Equal1), en siliciumbaseret kvantecomputervirksomhed, annoncerede i dag, at virksomheden er den første til at demonstrere en fuldt integreret kvanteprocessorenhed (QPU), der opererer ved 3,7 kelvin - en stor milepæl med implikationer for kvanteberegningens bane.

Virksomheden adresserer en stor udfordring for kvantecomputerindustrien med at skalere antallet af qubits, så en kvantecomputer kan tackle nyttige, problemer i den virkelige verden.

Med sin QPU, Equal1 har udviklet en forstyrrende, skalerbar og omkostningseffektiv kvantecomputerteknologi, baseret på en kommercielt tilgængelig siliciumhalvlederproces.

QPU'en anvender patenterede, Equal1-designet, kvanteprikker i nanometerskala for at skabe qubits (kvantesvarende til digitale bits) på en standard silicium CMOS-proces. Ud over silicium qubits, al kontrol- og udlæsningselektronik, der kræves til en fuldt fungerende QPU, er integreret på chip med over 10 millioner transistorer.

Ud over at udvikle sin QPU, Equal1 har designet og fremstillet det lukkede kryogene og vakuumsystem, sammen med kontrol- og kommunikationselektronikken for at holde chippen på 3,7 K og interface til stuetemperatur.

På grund af driften af ​​qubits ved 3,7 K (benævnt "hot qubits") og integrationsniveauet, som teamet har opnået, formfaktoren for kvantedemonstratoren er langt mindre end alternative teknologier (rack-størrelse versus rumstørrelse).

Equal1 blev grundlagt af Dirk Leipold, Mike Asker og professor R. Bogdan Staszewski og er en spin-out fra UCD School of Electrical and Electronic Engineering. Equal1-teamet har kontorer på NovaUCD, Center for New Ventures og Entreprenører ved University College Dublin, og i Californien.

Elena Blokhina, Equal1 CTO, sagde, "Vores teams evne til at demonstrere kvanteadfærd på en fuldt integreret QPU vil gøre os i stand til snart at løse udfordringer inden for AI, som ikke kan løses i dag. Vi er stolte af milepælspræstationen og er spændte på at skalere vores teknologi til næste niveau."

To Equal1 kvantedemonstrationsmaskiner ("Alice") har hver kørt i over 24 kumulative måneder uden uplanlagt nedetid. om Alice, Rabi-oscillationer er blevet observeret i tre-dot-arrays med en kohærenstid på 150 ns.

På grund af teknologiens integrerede karakter, de elektroniske impulser, der styrer qubits, genereres on-chip og er derfor ekstremt hurtige, muliggør en kort nok pulstid til, at QPU'en kan demonstrere kvanteadfærd. Holdet har bevist gentageligheden af ​​resultaterne og konsistensen med kvantemodellering og simuleringer.

"Ved at drage fordel af krympende transistorgeometrier, vi har vist, at integration i millioner af qubit-området er mulig, med moderate kølebehov sammenlignet med andre qubit-teknologier, " sagde, Equal1 CEO, Dirk Leipold.

"Vores kvantecomputerteknologi leverer AI-løsninger til overkommelige priser til vores kunder til et meget lavere CO2-fodaftryk."

QPU'en blev fremstillet på GlobalFoundries førende laveffekt 22FDX-platform, kræver ingen særlige procesudvidelser til kvantedrift. Ved at anvende denne ultra-lave strømplatform på GlobalFoundries Fab 1 i Dresden, Tyskland spillede en nøglerolle i at gøre det muligt for Equal1 at opnå de resultater, der præsenteres her.

Equal1-teamet designede de komplekse blandede signalkredsløb, såsom højhastigheds pulsgenerator, ADC'er, DAC'er og kryogen hukommelse, ved hjælp af EDA-software fra Cadence Design Systems, Inc., især Spectre Simulation Platforms nye understøttelse af modeller med ultralav temperatur, som er nøglen til kryoelektronisk designvalidering.

I en kommentar til præstationen, Cadence Product Management Director for Circuit Simulation Products Joy Han sagde, "Dette er et meget spændende resultat og viser en forstyrrende og potentielt spilskiftende tilgang til kvantecomputere. Vi håber at fortsætte vores samarbejde med Equal1 langt ud i fremtiden."