Ordinateur quantique : Intel a mis au point un contrôleur pour lui parler

Le Horse Ridge II est un composant qui code et décode les signaux d’un processeur quantique directement dans sa cuve de cryogénisation, réduisant énergie et encombrement.

Intel ne fabrique pas encore de processeur quantique, mais a mis au point un contrôleur pour communiquer avec eux : le Horse Ridge II. Dévoilée lors de son récent évènement Intel Labs Day, cette puce de seconde génération est conçue pour les prototypes d’ordinateurs quantiques qui reposent sur la supraconductivité en milieu cryogénique. Plongée dans la même cuve, elle a pour but de diminuer le nombre de câbles coaxiaux externes à faire entrer dans le système, pour injecter des données et récupérer les résultats. Elle contribue ainsi à réduire les parasites qui pourraient nuire au fonctionnement quantique.

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« Augmenter le nombre de qubits sans adresser le problème de la complexité du câblage est comme posséder une voiture de course en plein embouteillage. Horse Ridge II rationalise les contrôles des circuits quantiques de sorte à réduire le trafic énergétique autour », explique Jim Clarke, le directeur de la division Quantum Hardware for the Components Research chez Intel.

« Horse Ridge II rationalise les contrôles des circuits quantiques de sorte à réduire le trafic énergétique autour. »
Jim ClarkeDirecteur division Quantum Hardware for the Components Research, Intel

Selon lui, le fait de transporter les données entre le cœur quantique cryogénisé et le monde extérieur, via des câbles coaxiaux, aurait pour effet délétère d’introduire de la chaleur externe là où il n’en faut surtout pas et, surtout, poserait de vrais problèmes physiques au-delà d’un certain nombre de qubits.

En pratique, Intel a travaillé ici avec l’institut scientifique hollandais TU Delft, qui expérimente un processeur quantique par cryogénie, et qui s’est montré très intéressé par la proposition d’Intel de packager un contrôleur au plus près des qubits de son prototype.

Un contrôleur en 22 nm qui émet des ondes à -270 °C

Le Horse Ridge II prend la forme d’une mémoire SRAM (type de composant généralement utilisé pour la mémoire cache des processeurs) de 180 kbit et est capable d’envoyer simultanément 128 pulsions au noyau quantique. Intel parle d’un bus « 128 qubits », sous-entendant que son contrôleur pourrait fonctionner avec un processeur quantique disposant d’un tel nombre de qubits. Selon Intel, le principe logique de ce circuit serait très bien maîtrisé, puisqu’il s’agirait d’une évolution des DSP (Digital Signal Processing) qui composent ses processeurs.

Le défi de cette puce est surtout physique. Elle doit générer, à une température de -270 °C, une fréquence radio qui manipule l’état de chaque qubit, puis stocker la valeur dès qu’elle est prête. Ce système permet de charger d’un coup un algorithme et de lire en une seule fois son résultat final. Jusque-là, l’institut de recherche devait faire transiter beaucoup d’énergie entre le cœur quantique et l’extérieur durant toute l’expérience pour agir sur les qubits avant qu’ils ne se gèlent dans un état aléatoire.

Le Horse Ridge II est une puce gravée avec une finesse de 22 nm, selon la technologie FinFET du fondeur. Intel aurait validé son fonctionnement à une température de -269,15 °C, soit 4 kelvins.

Intel avait lancé le Horse Ridge premier du nom il y a exactement un an. Cette version plus basique n’était pas capable de lire l’état des qubits avant la fin de l’expérience.

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