Intel Quantum: „Tunnel Falls“-Silizium-Spin-Chip für Forscher verfügbar – Nachrichtenanalyse zum Hochleistungsrechnen | insideHPC

Intels Tunnel Falls Quanten-12-Qubit-Chip

Intel hat die Veröffentlichung seines Quantenforschungschips „Tunnel Falls“ angekündigt, eines 12-Qubit-Siliziumchips, den das Unternehmen der Quantenforschungsgemeinschaft zur Verfügung stellt.

Intel gab außerdem bekannt, dass es mit dem Laboratory for Physical Sciences (LPS) der University of Maryland und dem Qubit Collaboratory (LQC) von College Park, einem landesweiten Forschungszentrum für Quanteninformationswissenschaften (QIS), zusammenarbeitet, um die Quantencomputerforschung voranzutreiben.

Tunnel Falls wird auf 300-Millimeter-Wafern in der D1-Fertigungsanlage hergestellt. Das 12-Qubit-Gerät nutzt nach Angaben des Unternehmens die industriellen Transistorfertigungsfähigkeiten von Intel, wie etwa extreme Ultraviolett-Lithographie (EUV) sowie Gate- und Kontaktverarbeitungstechniken. In Silizium-Spin-Qubits sind Informationen (die 0/1) im Spin (oben/unten) eines einzelnen Elektrons kodiert. Bei jedem Qubit-Gerät handelt es sich im Wesentlichen um einen Einzelelektronentransistor, was es Intel ermöglicht, es mit einem ähnlichen Ablauf wie in einer Standard-CMOS-Logikverarbeitungslinie (Complementary Metal Oxide Semiconductor) herzustellen.

Intel ist davon überzeugt, dass Silizium-Spin-Qubits anderen Qubit-Technologien aufgrund ihrer Synergie mit hochmodernen Transistoren überlegen sind. Mit der Größe eines Transistors sind sie bis zu 1 Million Mal kleiner als andere Qubit-Typen und messen etwa 50 Nanometer im Quadrat, was möglicherweise eine effiziente Skalierung ermöglicht. Laut Nature Electronics ist „Silizium möglicherweise die Plattform mit dem größten Potenzial für die Bereitstellung erweiterter Quantencomputer.“

Gleichzeitig ermöglicht der Einsatz fortschrittlicher CMOS-Fertigungslinien Intel, Prozesssteuerungstechniken einzusetzen, um Ausbeute und Leistung zu ermöglichen, so das Unternehmen. Das 12-Qubit-Gerät von Tunnel Falls beispielsweise weist eine Ausbeute von 95 Prozent über den gesamten Wafer und eine Spannungsgleichmäßigkeit auf, ähnlich einem CMOS-Logikprozess, und jeder Wafer bietet mehr als 24,000 Quantenpunktgeräte. Diese 12-Punkt-Chips können vier bis 12 Qubits bilden, die isoliert und gleichzeitig im Betrieb verwendet werden können, je nachdem, wie die Universität oder das Labor ihre Systeme betreibt.

Intel sagte, es beabsichtige, kontinuierlich an der Verbesserung der Leistung von Tunnel Falls zu arbeiten und es mit dem Intel Quantum Software Development Kit (SDK) in seinen Quantenstack zu integrieren. Darüber hinaus entwickelt Intel seinen Quantenchip der nächsten Generation auf Basis von Tunnel Falls, der voraussichtlich im nächsten Jahr auf den Markt kommen wird. Das Unternehmen plant außerdem, mit weiteren Forschungseinrichtungen weltweit zusammenzuarbeiten, um das Quantenökosystem aufzubauen.

„Tunnel Falls ist Intels bisher fortschrittlichster Silizium-Spin-Qubit-Chip und basiert auf der jahrzehntelangen Erfahrung des Unternehmens im Bereich Transistordesign und -fertigung“, sagte Jim Clarke, Direktor für Quantum Hardware bei Intel. „Die Veröffentlichung des neuen Chips ist der nächste Schritt in Intels langfristiger Strategie zum Aufbau eines kommerziellen Full-Stack-Quantencomputersystems. Während auf dem Weg zu einem fehlertoleranten Quantencomputer noch grundlegende Fragen und Herausforderungen gelöst werden müssen, kann die akademische Gemeinschaft diese Technologie nun erforschen und die Forschungsentwicklung beschleunigen.“

Intel sagte, dass die Verfügbarkeit des Chips es Forschern ermöglicht, mit Experimenten wie dem Erlernen der Grundlagen von Qubits und Quantenpunkten und der Entwicklung von Techniken für die Arbeit mit Geräten mit mehreren Qubits zu beginnen.

Intel sagte, es arbeite mit LQC im Rahmen des Qubits for Computing Foundry (QCF)-Programms des US Army Research Office zusammen, um Forschungslabors Intels neuen Quantenchip zur Verfügung zu stellen. Laut Intel soll die Zusammenarbeit dazu beitragen, Silizium-Spin-Qubits zu demokratisieren, indem sie es Forschern ermöglicht, praktische Erfahrungen bei der Arbeit mit skalierten Arrays dieser Qubits zu sammeln.

Jim Clarke, Direktor, Quantum Hardware Research Group, Intel

„Die Initiative zielt darauf ab, die Personalentwicklung zu stärken, die Türen für neue Quantenforschung zu öffnen und das gesamte Quantenökosystem zu vergrößern“, sagte das Unternehmen. Zu den ersten Quantenlabors, die an dem Programm teilnehmen, gehören LPS, Sandia National Laboratories, die University of Rochester und die University of Wisconsin-Madison. LQC wird mit Intel zusammenarbeiten, um Tunnel Falls weiteren Universitäten und Forschungslabors zur Verfügung zu stellen. Die aus diesen Experimenten gesammelten Informationen werden mit der Community geteilt, um die Quantenforschung voranzutreiben und Intel dabei zu helfen, die Leistung und Skalierbarkeit von Qubits zu verbessern.

„Sandia National Laboratories freut sich, Empfänger des Tunnel Falls-Chips zu sein“, sagte Dr. Dwight Luhman, angesehener technischer Mitarbeiter bei Sandia. „Das Gerät ist eine flexible Plattform, die es Quantenforschern in Sandia ermöglicht, verschiedene Qubit-Kodierungen direkt zu vergleichen und neue Qubit-Betriebsmodi zu entwickeln, was uns bisher nicht möglich war.“ Dieser Grad an Raffinesse ermöglicht es uns, neuartige Quantenoperationen und Algorithmen im Multi-Qubit-Bereich zu entwickeln und unsere Lernrate in siliziumbasierten Quantensystemen zu beschleunigen. Die erwartete Zuverlässigkeit von Tunnel Falls wird es Sandia auch ermöglichen, neues Personal, das in Silizium-Qubit-Technologien arbeitet, schnell einzuarbeiten und auszubilden.“

Mark A. Eriksson, Abteilungsleiter und John Bardeen-Professor für Physik am Fachbereich Physik der University of Wisconsin-Madison, sagte: „Forscher der UW-Madison, die seit zwei Jahrzehnten in die Entwicklung von Silizium-Qubits investieren, freuen sich sehr über die Zusammenarbeit.“ der Start des LQC. Die Möglichkeit für Studenten, mit Industriegeräten zu arbeiten, die von Intels Mikroelektronik-Know-how und Infrastruktur profitieren, eröffnet wichtige Möglichkeiten sowohl für technischen Fortschritt als auch für Bildung und Personalentwicklung.“

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• Quelle: https://insidehpc.com/2023/06/intel-quantum-tunnel-falls-silicon-spin-chip-available-to-researchers/