今天上午，英特尔实验室发布了其与QuTech合作开发的新型马岭低温控制芯片的详细信息，并希望为商业上可行的量子计算机铺平道路。通过仅使用一个集成SoC而不是数百条线来解决量子系统设计中的互连瓶颈，它应该允许英特尔在实现量子实用化的道路上扩展量子比特的数量，从而使量子计算机能够解决现实世界的问题。英特尔声称这是同类产品中的第一个量子控制芯片。

互连瓶颈

今年早些时候，谷歌声称已经证明了其53量子比特量子计算机的量子优势：这是量子系统第一次能够比任何(超级)计算机更快地解决问题。然而，根据英特尔的说法，一个解决实际问题的大规模商业上可行的量子系统至少需要数千个量子比特。这是英特尔的主要关注点。

为了实现这种实用的量子计算机，开发完整的硬件和软件堆栈，英特尔已经将电子设备的互连和控制确定为主要瓶颈。英特尔表示，到目前为止，研究人员已经使用现有的电子设备和机架级仪器将超低温冷却量子系统与传统电子设备连接起来，用于调节和编程系统。

这些电子设备被设计用来控制每个量子位，因此进出低温冰箱需要数百个互连。可以想象，这阻碍了系统向更多量子位的扩展，并产生了对可能具有复杂信号处理技术的集成解决方案的需求。英特尔声称已经通过马岭解决了这个问题。

与荷兰英特尔TU-Delft的QuTech研究合作伙伴开发了马岭。它由英特尔内部的22FFL FinFET工艺制造，这是其22nm工艺的更新版本，也用于英特尔在莱克菲尔德的3D堆叠式Foveros技术。

英特尔Horse Ridge被描述为高度集成的混合信号SoC，位于量子设备附近。它位于冰箱内部，因此必须设计成在大约4开尔文的低温下工作。因此，量子控制工程的复杂性可以从数百根电缆降低到一个统一的封装，英特尔称之为第一个。

相对来说，这还是比现在量子计算机的工作温度高了很多。目前，基于超导量子比特的系统工作在毫开尔文范围内。英特尔也在研究的硅自旋量子位，当开尔文温度在1 K左右时，可能会稍微高一些(这也是英特尔除了CMOS制造功能之外，对自旋量子位感兴趣的另一个原因。)英特尔终于想让这两款芯片在同一温度下运行。英特尔表示，这将使其能够使用其封装和互连技术来创建具有量子位和控制简化解决方案的解决方案。

英特尔进一步描述了它的工作原理如下：“Horse Ridge被设计为用作射频(RF)处理器，用于控制冰箱中的量子位，并使用对应于基本量子位操作的指令进行编程。它将这些指令转换成电磁微波脉冲，可以控制量子比特的状态。”

总之，马岭可以控制多个量子位，它为扩展到更大的系统奠定了明确的道路。虽然目前还没有配备数量最多量子位的系统(自从英特尔在CES 2018上推出Tangle Lake之后，英特尔至今仍有49个量子位)，但Horse Ridge及其内部制造可以让其在所谓的马拉松中利用商业化和量子实用性。尽管谷歌在今年年初制造了类似的低温集成电路，但英特尔声称，Horse Ridge是第一个设计用于控制各种量子位(超导和硅自旋量子位)的低温芯片。