ما در این صفحات درباره فناوری صحبت کرده‌ایم که در آنچه به آن “Mid-Stack” می‌گوییم، استفاده می‌شود. این شامل الکترونیک کنترل برای کنترل کیوبیت‌ها و الگوریتم‌های نرم‌افزاری برای هدایت الکترونیک‌های کنترلی و اجرای متنوعی از وظایف از جمله تنظیم، کاهش خطا و غیره می‌شود. ما همچنین به تکنیک‌های اصلاح خطا کوانتومی اشاره کرده‌ایم که یک گروه از کیوبیت‌های فیزیکی با نرخ خطای فیزیکی مشخصی را می‌گیرند و از آنها برای اجرای یک کیوبیت منطقی به منظور دستیابی به نرخ خطای منطقی پایین‌تر استفاده می‌کنند. نمونه‌هایی از این کدهای اصلاح خطا شامل کد سطح، کد رنگ، کد پراکندگی پرکاربرد (LDPC) و بسیاری دیگر هستند. مورد انتظار است که در مدت طولانی‌تر، این کدهای اصلاح خطا به عنوان یک نیاز برای دستیابی به مسائل بزرگ و پیچیده‌تری که کامپیوترهای کوانتومی قرار است مقابله کنند، الزامی شوند.

اما وقتی که یک کامپیوتر کوانتومی از تکنیک‌های اصلاح خطا استفاده می‌کند، حلول کنترلی Mid-Stack را پیچیده‌تر می‌کند. این کدها بر اساس یک فرآیند استوار استوار است که عملیات گیت روی گروهی از کیوبیت‌های فیزیکی انجام می‌شود، سپس برخی از آنها اندازه‌گیری می‌شوند تا خطای سندرم ایجاد شود، سندرم خطا به صورت کلاسیک برای تشخیص خطاهای احتمالی تجزیه و تحلیل می‌شود و در صورت نیاز، اقدامات اصلاحی به مدار کوانتومی منتقل می‌شوند تا کیوبیت‌هایی که دارای خطا هستند به وضعیت معتبر بازنشانی شوند. چالش در این فرآیند این است که باید در زمان واقعی و بسیار سریع انجام شود در داخل زمان هم‌آمیختگی کیوبیت، شما نمی‌توانید اصلاح را به یک کیوبیت که در حالت انحرافی قرار گرفته است، اعمال کنید. برای یک سیستم ابررسانا، این نیاز به انجام این فرآیند در فقط چند میکروثانیه است. برای پردازنده‌های محصور در یون، زمان یک کم بیشتر است به دلیل طولانی‌تر بودن زمان هم‌آمیختگی آنها.

به دلیل محدودیت‌های زمانی اینجاست که پردازش کلاسیک برای رمزگشایی خطا نمی‌تواند توسط یک کامپیوتر کلاسیک استاندارد متصل به پردازنده کوانتومی در یک تنظیم هیبریدی انجام شود. برای اصلاح خطا، تاخیرها بسیار زیاد هستند. بنابراین پژوهشگران به الکترونیک اختصاصی برای این عمل نگاه می‌کنند که برای سرعت بالا طراحی شده و به حد امکان به کیوبیت‌ها نزدیک قرار می‌گیرند. و این همان چیزی است که ریورلین با تراشه کنترلی اختصاصی کیوبیت توسعه داده است. ریورلین دو دستگاه برای اجرای این عمل دارد. اولین آن به نام DD1 است که در واقعیت IP است، به وسیله Verilog برنامه‌ریزی شده است و می‌تواند در یک تراشه FPGA از نوع Xilinx نصب شود که با الکترونیک کنترلی یکپارچه می‌شود. تراشه‌های FPGA امکان انعطاف‌پذیری برای انجام تغییرات در طراحی را فراهم می‌کنند تنها با بارگذاری کد Verilog جدید. این همچنین به توسعه‌دهنده الکترونیک کنترلی اجازه می‌دهد که سایر وظایف الکترونیک کنترلی دیگر را در همان FPGA درج کند. تا چهار هستهٔ رمزگشایی می‌توانند هم‌زمان استفاده شوند و ریورلین دارای طرح‌هایی است که می‌توانند یک کد سطح مسطح چرخان را در یک دامنه از فواصل کد از 3 تا 23 اجرا کنند در حالی که همچنان سطوح توان کمی حفظ کرده و فرکانس‌های رمزگشایی بیشتر از یک مگاهرتز را دست یابی کنند.

با وجود اینکه اجرای یک تراشهٔ دیکودر با یک FPGA راحت است، اجرایی کارآمد‌تر این است که منطق را درون یک تراشهٔ ASIC اختصاصی جاسازی کنیم. تراشه‌های ASIC به طور معمول دارای منطق حتی سریع‌تر، مناطق Die کوچکتر و ارزان‌تری هستند هنگام استفاده در حجم‌های بالا. اما آنها از انعطاف‌پذیری یک FPGA و هزینهٔ مهندسی برنامه‌ریزی غیر تکراری (NRE) برای تغییر طراحی بسیار بالا دارند. طراحی دوم که ریورلین اعلام کرده است با نام DD0A نام دارد. این یک تراشه آزمایشی است تا نشان دهد چگونه دیکودر می‌تواند درون یک ASIC پیاده‌سازی شود. این از نسخهٔ ابتدایی منطق دیکودر استفاده می‌کند، بنابراین برای استفادهٔ تولیدی آماده نیست. با این حال، ریورلین قصد دارد تکنولوژی توسعه‌یافته در DD1 و DD0A را در یک ASIC آینده به نام DD1A که در سال 2024 پیش‌بینی می‌شود، ترکیب کند.

ریورلین اعلام کرده است که تکنولوژی آن‌ها بهترین تعادل بین سرعت، دقت، هزینه، سخت‌افزار و نیازهای توان برای یک دیکودر خطای کوانتومی را خواهد داشت و می‌تواند با پردازنده‌های کوانتومی مبتنی بر ابررسانا، یون‌های محصور شده و اتم‌های نوترال استفاده شود. آنها در حال همکاری با شرکت‌های سخت‌افزار کوانتومی هستند تا به ارزیابی تکنولوژی دیکودر ریورلین کمک کنند و انتظار دارند که در فصل چهارم از امسال آن را با سخت‌افزار زنده آزمایش کنند.

ریورلین چندین مستند منتشر کرده است که این محصولات را با جزئیات بیشتر توصیف می‌کنند. یک اعلان مطبوعاتی در دسترس است (در اینجا). مقالات وبلاگی که محصول را و نقشه راه دیکودر ریورلین توصیف می‌کنند می‌توانند در (در اینجا) و (در اینجا) پیدا شوند. یک صفحه وب برای DD1 در (در اینجا) ورودی شده است. یک برگه دادهٔ دقیق‌تر برای DD1 می‌تواند در (در اینجا) پیدا شود. و یک مقاله پیش‌چاپی فنی در arXiv در مورد تکنولوژی آن‌ها می‌تواند در (در اینجا) دسترسی داشته باشد.

Never miss breaking news – sign up now to be notified!