Одной из технических проблем, с которыми сталкиваются проектировщики квантовых процессоров, по мере увеличения размеров своих устройств, является вопрос о том, как управлять кубитами при увеличении требований к их управлению. Большинство систем на основе сверхпроводников в настоящее время используют внешнюю управляющую электронику для генерации аналоговых сигналов и продвинутые сборки коаксиальных кабелей, чтобы доставить сигналы к кубитному чипу, работающему при милликельвиновых температурах внутри холодильника с редкими газами. Это может создавать значительные проблемы в инжиниринге механики из-за увеличения количества проводов, которые необходимо маршрутизировать, и они будут увеличиваться линейно с количеством кубитов. По мере увеличения числа кубитов в тысячи, такой подход станет невозможным, потому что невозможно будет поместить тысячи проводов в ограниченное пространство и сохранить необходимый уровень качества сигнала для аналогового сигнала. Компании, включая Intel, Microsoft и другие, разрабатывают криоCMOS-чипы, которые переносят большую часть электроники управления в холодильник с редкими газами, чтобы решить эту проблему.
SEEQC выбирает другой подход, использующий другой тип цифровой логической технологии, называемой Single Flux Quantum (SFQ). Эта технология использует сверхпроводящие материалы для создания классической логики и обладает характеристиками очень высокой скорости, очень низкого энергопотребления и может работать внутри холодильника с редкими газами при очень низком уровне энергопотребления. Технология исходит из исследований IBM в 1970-х и 1980-х годах, когда они рассматривали использование этой технологии для проектирования мощного суперкомпьютера. С использованием этой технологии SEEQC разработала специальный чип, предоставляющий функции мультиплексирования и считывания, и находится прямо рядом с массивом кубитов. Значительной характеристикой этого устройства является его цифровой интерфейс для кубитов, который снижает требования к маршрутизации тысячи кабелей с аналоговыми сигналами, а вместо этого использует всего несколько проводов для передачи цифровых сигналов.
Новое объявление от SEEQC заключается в том, что они используют эту цифровую интерфейсную технологию для соединения модуля кубитов с суперчипом Grace Hopper от NVIDIA на очень высоких скоростях через один из высокопропускных интерфейсов, доступных в чипе Grace Hopper. Этот чип обладает очень высокой производительностью и включает в себя 72 высокопроизводительных CPU-ядра, графический процессор H100 Tensor Core, согласованный интерфейс на 900 гигабайт в секунду (ГБ/с) и высокоскоростные интерфейсы памяти.
Чтобы понять, как эти компоненты взаимодействуют между собой, обратитесь к Диаграмме квантового стека GQI, представленной ниже. Модуль кубитов SEEQC будет обеспечивать функциональность на уровнях нижнего управляющего и квантового плана, в то время как процессор NVIDIA будет обрабатывать большую часть функциональности, отображенной в середине стека, то есть уровни алгоритма, фреймворка, архитектуры и уровни логики управления, которые мы называем Алгоритм, Фреймворк, Архитектура и Уровни управления.
Одной из характеристик, которая становится все более важной по мере нашего продвижения в сторону Квантового Преимущества, является очень плотное и высокопроизводительное взаимодействие между классической и квантовой частями системы. Это необходимо для таких функций, как управление кубитами, измерение в середине цепи, обнаружение и исправление ошибок, а также гибридные алгоритмы, такие как QAOA. Чем плотнее взаимодействие и чем ниже задержка между классической и квантовой частями системы, тем быстрее будет работать вся система. И именно здесь архитектура SEEQC/NVIDIA выделяется. Совместно с высокопроизводительными кубитами флюксониума от SEEQC, эта интеграция должна обеспечивать один из самых высоких уровней производительности для выполнения квантовых программ среди всех архитектур квантовых процессоров, о которых нам известно в настоящее время.
Для получения дополнительной информации о этом объявлении, вы можете посмотреть пресс-релиз, опубликованный SEEQC на их веб-сайте по ссылке здесь, а также раздел веб-страницы, посвященный их гетерогенной интеграции QPU+CPU+GQU и сотрудничеству с NVIDIA по ссылке здесь.
Leave a Reply