Intel Квантовый 17-кубитный процессор

Продукт
Разработчики: Intel, QuTech
Дата премьеры системы: сентябрь 2017
Технологии: Процессоры

В октябре 2017 года было объявлено о поставке экспериментального 17-кубитного процессора Intel, созданного на базе технологий сверхпроводимости, в нидерландский исследовательский центр QuTech, занимающийся совместно с Intel исследованиями в области квантовой физики. Процессор, изготовленный на производственных мощностях Intel, отличается уникальной структурой кристалла, позволяющей повысить выход годных кристаллов на пластине и добиться существенного прироста производительности.

По сути своей, квантовые вычислительные системы представляют собой вершину развития параллельных вычислений. Этим системы способны решать сложнейшие вычислительные задачи, недоступные традиционным компьютерам. В частности, квантовые компьютеры позволяют осуществлять моделирование природных процессов в интересах специалистов по химии, материаловедению и молекулярной физике. С появлением квантовых компьютеров учёные, наконец, смогут создать катализатор для абсорбирования углекислого газа из атмосферы, сверхпроводники, способные работать при комнатной температуре, и новые лекарства от неизлечимых пока болезней.

Intel создал сверхпроводящий квантовый чип из 17 кубитов
Intel создал сверхпроводящий квантовый чип из 17 кубитов

Однако несмотря на существенный прогресс в исследованиях и активные дискуссии об успехах учёных, остаётся актуальной проблема преодоления естественных препятствий на пути создания жизнеспособных крупномасштабных квантовых систем, способных демонстрировать требуемую точность вычислений. Одним из таких препятствий является проблема производства однородных и стабильных кубитов (базовых элементов квантовых вычислительных систем).

Кубиты требуют крайне нежного обращения. Случайный шум и даже случайное наблюдение за кубитом способны привести к потере данных. Для устойчивой работы кубитов необходима чрезвычайно низкая температура окружающей среды - на уровне 20 миллиКельвин, что в 250 раз холоднее температуры открытого космоса. Подобный температурный режим предъявляет строжайшие требования к конструкции корпусов квантовых систем, в состав которых входят кубиты. Стремясь реализовать весь потенциал квантовых вычислительных систем, специалисты Intel из Группы исследования компонентов (CR) в Орегоне и Экспериментального производственного комплекса (ATTD) в Аризоне напряжённо работают над созданием инновационных архитектур и корпусов для выполнения уникальных требований и задач квантовых вычислительных систем.

При размере не больше десятирублёвой монеты новый 17-кубитный экспериментальный процессор обладает следующими возможностями:

  • Архитектура чипа позволила добиться повышенной надёжности работы, улучшить температурные характеристики и снизить уровень радиопомех, возникающих в процессе совместной работы кубитов.
  • Масштабируемая схема подключения обеспечивает расширение пропускной способности ввода/вывода от 10 до 100 раз по сравнению с традиционными микросхемами на проволочных контактах.
  • Использование техпроцессов, материалов и конструкционных решений позволило инженерам Intel разместить в корпусе чипа квантовые интегральные схемы, которые по своим габаритам существенно превышают аналогичные элементы традиционных кремниевых процессоров.

Прогресс в области квантовых вычислительных систем:

  • Сотрудничество Intel и QuTech в области квантовых вычислений отнюдь не ограничивается разработкой и тестированием сверхпроводящих устройств на базе кубитов. В рамках совместной работы партнёры занимаются исследованиями всех аспектов квантовых вычислительных систем, от самих кубитов до программных и аппаратных архитектур для управления кубитами и квантовых приложений. Все эти элементы необходимы для преодоления пути от исследовательской лаборатории до реальных продуктов.
  • В отличие от конкурентов, Intel одновременно изучает сразу несколько типов кубитов. Помимо сверхпроводящих кубитов, использованных в качестве элементов этого новейшего экспериментального процессора, специалисты Intel занимаются разработкой еще одного вида кубитов – спин-кубитов в кремнии. Эти спин-кубиты напоминают одноэлектронный транзистор и во многих аспектах ведут себя аналогично традиционным транзисторам, что позволяет наладить их производство, используя схожие техпроцессы.
  • Благодаря выдающейся производительности и эффективности, квантовые компьютеры будущего смогут решить целый ряд важнейших проблем, однако они не смогут заменить собой традиционные вычислительные системы и другие инновационные технологии, к числу которых, в частности, относятся нейроморфные вычисления (смотрите Loihi (нейроморфный процессор). Опираясь на принципы Закона Мура, мы должны непрерывно двигаться вперёд, изобретая новые и развивая существующие инновационные вычислительные технологии.



СМ. ТАКЖЕ (1)


Подрядчики-лидеры по количеству проектов

За всю историю
2016 год
2017 год
2018 год

Распределение вендоров по количеству проектов внедрений (систем, проектов) с учётом партнёров

За всю историю
2016 год
2017 год
2018 год

  МЦСТ (15, 6)
  Oracle (8, 6)
  Микрон (Mikron) (2, 3)
  ИНЭУМ им. И.С. Брука (1, 3)
  AMD (8, 2)
  Другие (125, 5)

  ИНЭУМ им. И.С. Брука (1, 2)
  Другие (0, 0)

  Intel (1, 1)
  Байкал Электроникс (Baikal Electronics) (1, 1)
  Другие (0, 0)

  МЦСТ (2, 2)
  Nvidia (Нвидиа) (2, 2)
  AMD (1, 2)
  Байкал Электроникс (Baikal Electronics) (1, 1)
  Oracle (1, 1)
  Другие (0, 0)

Распределение базовых систем по количеству проектов, включая партнерские решения

За всю историю
2016 год
2017 год
2018 год

  Эльбрус 4.4 - 2 (2, 0)
  Другие 0

  Intel Xeon Scalable - 1 (1, 0)
  Baikal-Т1 - 1 (1, 0)
  Другие 0

  AMD EPYC (ранее Opteron) - 2 (2, 0)
  Nvidia Jetson - 1 (1, 0)
  Nvidia Quadro - 1 (1, 0)
  Oracle SPARC - 1 (1, 0)
  Baikal-Т1 - 1 (1, 0)
  Другие 2