12月4日，Intel在研究院開放日活動上公布了五大創(chuàng)新技術(shù)進展，其中就有第二代低溫控制芯片“Horse Ridge II”，標志著Intel在量子計算可擴展性上又取得了里程碑式的突破，而可擴展性是量子計算的最大難點之一。

一年前，Intel發(fā)布了首款低溫控制芯片“Horse Ridge”，實現(xiàn)了對最多128個量子位的控制，而在更早的2018年，Intel還推出過49量子位量子計算測試芯片“Tangle Lake”。

量子計算是一種全新的計算模式，不同于如今的數(shù)字計算需要把數(shù)據(jù)編碼為二進制（比特位），非0即1，而是使用量子位，可以同時處于多個狀態(tài)，通過量子比特相互糾纏，實現(xiàn)性能的指數(shù)級提升，能夠并行執(zhí)行大量計算。

Intel一直在研究多種量子位類型，包括超導量子位、硅自旋量子位，前者還有IBM、Google等在研究，而后者是Intel獨一無二的路徑，利用電子自旋并以微小的微波脈沖控制運動，從而釋放量子能量，而且非常適合Intel現(xiàn)有的一整套硅半導體工藝。

最新推出的Horse Ridge II支持增強的功能和更高的集成度，可實現(xiàn)對量子系統(tǒng)的有效控制，包括操縱和讀取量子位狀態(tài)的能力、多個量子位糾纏所需的多個量子門的控制能力。

Horse Ridge系列控制芯片不再需要對設備使用多個機架，也不再需要讓成千根電線進出制冷機來運行量子計算設備，而是用高度集成的片上系統(tǒng)（SoC）代替這些笨重的儀器，從而簡化系統(tǒng)設計，并使用復雜的信號處理技術(shù)來加快設置時間，改善量子位性能，能夠有效地將量子系統(tǒng)擴展到更大的量子位數(shù)。

Horse Ridge II的設計基于第一代SoC產(chǎn)生射頻脈沖以操縱量子位狀態(tài)的能力，也稱為量子位驅(qū)動（Qubit Drive），同時引入了兩個額外的控制功能，從而將外部電子控件進一步集成到在低溫制冷機內(nèi)部運行的SoC之中。

新功能包括：

－ 量子位讀出（Qubit Readout）

允許讀取當前量子位狀態(tài)。這樣做的意義相當重大，因為可以進行片上低延遲量子位狀態(tài)檢測，而無需存儲大量數(shù)據(jù)，從而節(jié)省了內(nèi)存和功耗。

－ 多門控脈沖（Multigate Pulsing）

能夠同時控制多個量子門，這對于有效的量子位讀取、多個量子位的糾纏和操作至關(guān)重要，還可以打造更具擴展性的系統(tǒng)。

Horse Ridge II繼續(xù)使用Intel 22nm低功耗FinFET工藝制造（22FFL），已經(jīng)能夠在4開爾文溫度（-269攝氏度）下得到驗證，也就是比絕對零度高4攝氏度。

如今一臺量子計算機的工作環(huán)境在毫開爾文范圍，也就是只比絕對零度高幾分之一度，但是作為量子工作基礎的硅自旋量子位，具備可在1開爾文或更高溫度下運行的特性，從而大大降低量子系統(tǒng)制冷的難度。
責編AJX