تولید تراشه فوق سرد برای رایانش کوانتومی توسط اینتل
به گزارش کارگروه فناوری اطلاعات سایبربان؛ شرکت اینتل به تازگی از یک تراشه فوق سرد (cryogenic chip) رونمایی کرد. این تراشه با هدف تسریع روند توسعه رایانه کوانتومی اینتل که با همکاری پژوهشگران دانشگاه فناوری دلفت هلند انجام می‌گیرد، طراحی شد. این تراشه «Horse Ridge» نام داشته و به منظور استفاده در ایالت اورگن آمریکا توسعه داده می‌شود.
در ساخت Horse Ridg از نوع خاصی ترانزیستور استفاده شده است که امکان کنترل سیگنال ماکروویو و چندین کیوبیت به صورت هم‌زمان را به تراشه‌های محاسبات کوانتومی اینتل می‌دهد.
رایانه‌های کوانتومی توسعه‌یافته توسط گوگل، اینتل، IBM و شرکت‌های دیگر تا به امروز برای انجام محاسبات باید در دمای صفر مطلق قرار می‌گرفتند. از طرفی با وجود این که شرکت‌ها موفق شده‌اند تعداد بیت‌های کوانتومی موجود در تراشه و توان محاسبات کوانتومی را افزایش دهند، با چالش‌های جدیدی روبه‌رو شده‌اند.
به عبارت دیگر به منظور کنترل هر کیوبیت، مجموعه‌ای از سیم‌های ورودی و خروجی مختلف به یخچال سامانه کوانتومی، به آن موردنیاز است؛ بنابراین به ازای افزایش هر بیت کوانتومی، پژوهشگران به فضای بیشتری نیاز دارند. برای نمونه اینتل هم‌اکنون یک رایانه 49 کیوبیتی توسعه داده است؛ اما به زودی دیگر فضای کافی برای سیم‌ها در آزمایشگاه وجود نخواهد داشت.
جیم کلارک (Jim Clarke)، مدیر بخش سخت‌افزار کوانتومی اینتل گفت:
در نهایت هدف رساندن تعداد سیم‌های داخل محفظه خنک‌کننده به حداقل تعداد ممکن است. اینتل متوجه شد که کنترل کوانتومی یک بخش اساسی از چالش‌های این فناوری هستند که به منظور توسعه نمونه‌های بزرگ‌تر و تجاری باید برطرف گردند. راه‌حل قرار دادن بسیار از قطعات الکتریکی و کنترل در داخل محفظه خنک‌کننده است. حتی شاید بتوان آن‌ها را در خود تراشه‌های کیوبیت ادغام کرد.
تراشه Horse Ridge، با دستورالعمل‌هایی برنامه‌ریزی شده است که با عملیات پایه‌ای کیوبیت‌ها، مطابقت دارد. این دستورالعمل‌ها به منظور دست‌کاری وضعیت کیوبیت به پالس‌های ماکروویو تبدیل می‌شوند.
سخت‌افزار یاد شده به منظور کار در 4 کلوین طراحی شده است. دمایی که بالاتر از سطح تراشه کیوبیت است. در فرآیند توسعه این قطعه، فرآیند 22 نانومتری «فین‌فت» (FinFET) به کار رفته است. از طرفی ترانزیستورهای به کار رفته در آن به حجم عظیمی از مهندسی مجدد نیاز دارند.
4 درجه کلوین معادل 269- سلسیوس است. این دما به تراشه کنترل Horse Ridge اجازه می‌دهد تا حد امکان به کیوبیت‌های قرار گرفته در محفظه خنک‌کننده، نزدیک شود. از طرفی به منظور استفاده از این روش اینتل مجبور بود سرعت، کارایی و توان مصرفی سامانه‌ی خود را مجدداً بهینه‌سازی کنند تا با شرایط فوق سرد یا کرایوژنیسیست (cryogenic) سازگار شود؛ زیرا کوچک‌ترین گرمایی می‌تواند پایداری اطلاعات را از بین ببرد.
کلارد توضیح داد، تراشه یاد شد بخش مهمی از تحقیقات اینتل به حساب می‌آید؛ زیرا امکان دستیابی به نسل بعدی فناوری کیوبیت‌ها را فراهم می‌کند. این نسل جدید «کیوبیت‌های چرخشی سیلیکونی» (silicon spin qubits) نامیده می‌شود. این نوع از کیوبیت‌ها ساختاری مشابه ترانزیستور داشته و می‌توانند در یک درجه کلوین کار کنند. این موضوع باعث می‌شود بتوان سخت‌افزارهای بیشتری را در محفظه خنک‌کننده قرار داد؛ زیرا قطعات در تولید و انتشار گرما، بدون ایجاد مزاحمت برای دیگر اجزا، از آزادی بیشتری برخوردار هستند.
گوگل نیز به طور مشابه در حال کار روی مدار کنترل دمای فوق سرد برای استفاده در سامانه‌های کوانتومی است که در اوایل سال 2019 نمونه‌ای از آن را به نمایش گذاشت.
