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ISSCC 2020大會的研究報告重點介紹了量子控制芯片在可擴展性、靈活性和保真度方面的特點 英特爾研究院一直在與QuTech聯手推進量子硬件和軟件生態系統的研究，力圖在未來實現量子計算機的商業應用。而整個行業在商業規模量子計算領域所面臨挑戰中，互連和控制電子設備是其中主要瓶頸。 構建容錯型商業規模量子計算機，需要一個同時適用于量子位和控制電子設備的可擴展架構。Horse Ridge是一款高度集成的片上系統（SoC），提供了一個巧妙的解決方案來實現對多個量子位的高保真度控制，這是通往量子實用性的一個重要里程碑。 Horse Ridge特性 
Horse Ridge是一款高度集成、混合信號的低溫片上系統（SoC），硅片面積為4 x 4 mm2，采用英特爾22nm FFL （FinFET低功耗）CMOS技術。Horse Ridge將靜態隨機存取存儲器（SRAM）、數字核心和模擬/射頻（RF）電路集成到單個封裝中，用微波脈沖操縱量子系統中量子位的狀態。 集成式高速數模轉換器和寬帶上變頻器，頻率在2-20千兆赫（Ghz）之間。 脈沖整形的幅度和相位調制信息（18Gb/s）存儲在片上SRAM中，支持最高41μs的包絡，該包絡由查找表（LUT）提供信息，該表可為每個量子位定義8條指令。 利用LUT降低了控制器所需的數據速率，通過在外部觸發器上執行集成可編程指令集，在指令之間延遲最小的情況下，數據速率進一步降低到約1kb/s。 Horse Ridge在同一個設備中有4個射頻（RF）頻道，并利用頻率復用控制多達128個量子位。每一個射頻頻道均使用直接數字合成，帶有32個數控振蕩器，以200 Hz的高精度產生32個復用量子位頻率。
測量的任意脈沖輸出信號 Horse Ridge關鍵優勢 縮小了運行量子系統所需的外形尺寸（芯片和PCB大小）并減少了所需的功率。 能夠擴展和控制更多的量子位（多達128個量子位） Horse Ridge高度靈活的脈沖控制能力降低了量子位之間的串擾，并提高了整體量子門保真度。 該芯片可以自動校正相移（使用同一射頻線路控制不同頻率的多個量子位時會發生這一現象），并在每次控制電子器件脈沖后更新數字代碼。
對比表 *包含本振/時鐘驅動器，僅低射頻激活 #未提及所包含的電路 ‡可通過門控時鐘減少 [ISSCC’19] J. C. Bardin 等人，“A 28nm Bulk-CMOS 4-to-8GHz <2mW Cryogenic Pulse Modulator for Scalable Quantum Computing,” ISSCC數字技術研究報告，第456-458頁，2019年。 [RSI’17] C. A. Ryan, B. R. Johnson, D. Ristè, B. Donovan和T. A. Ohki，“Hardware for dynamic quantum computing,” Rev. Sci. Instrum., 2017年。 |
