یکی از چالش‌های فنی که طراحان پردازشگرهای کوانتومی با آن روبرو هستند در افزایش اندازه دستگاه‌های خود، چگونگی کنترل نیازهای افزایش‌یافته برای کنترل کیوبیت‌هاست. بیشتر سیستم‌های مبتنی بر ابررسانا در حال حاضر از الکترونیک کنترل خارجی برای تولید موج‌های آنالوگ و استفاده از مجموعه‌های کابل همراه پیشرفته کواکسیال برای انتقال سیگنال‌ها به تراشه کیوبیت در داخل یخچال نسیمی کمیل‌کلوین استفاده می‌کنند. این ممکن است چالش‌های مهندسی مکانیک مهمی ایجاد کند زیرا تعداد کابل‌هایی که باید مسیردهی شوند با افزایش تعداد کیوبیت‌ها به صورت خطی افزایش خواهد یافت. با افزایش تعداد کیوبیت‌ها به چند هزار واحد، این رویکرد غیرقابل قبول خواهد شد چرا که غیرممکن است هزاران کابل را در یک فضای کوچک جا داده و سطح مورد نیاز کیفیت سیگنال آنالوگ را حفظ کنیم. شرکت‌هایی از جمله Intel، Microsoft و دیگران در حال توسعه تراشه‌های cryoCMOS هستند که بخشی از الکترونیک کنترل را به داخل یخچال نسیمی کمیل‌کلوین منتقل می‌کنند تا این مشکل را حل کنند.

SEEQC به رویکردی متفاوت می‌پردازد که از فناوری منطق دیجیتال نوع دیگری به نام Single Flux Quantum (SFQ) بهره می‌برد. این فناوری از فناوری ابررسانایی استفاده می‌کند تا منطق کلاسیکی ایجاد کند و ویژگی‌های سرعت بسیار بالا، توان بسیار پایین و قابلیت کارکرد در داخل یخچال نسیمی با سطوح توان پایین بسیار پایین داشته باشد. این فناوری از تحقیقات IBM در دهه‌های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ میلادی منشأ گرفته است، هنگامی که آنها در نظر داشتند از این فناوری برای طراحی یک کامپیوتر فوق‌قدرتمند استفاده کنند. با استفاده از این فناوری، SEEQC یک تراشه ویژه توسعه داده است که وظایف مولتیپلکسینگ و خواندن را ارائه می‌دهد و دقیقاً در کنار آرایه کیوبیت قرار دارد. یک ویژگی مهم این دستگاه این است که یک رابط دیجیتال برای کیوبیت‌ها ارائه می‌دهد که نیاز به مسیردهی هزاران کابل با سیگنال‌های آنالوگ را کاهش می‌دهد و به جای آن تنها تعداد کمی از کابل‌ها با سیگنال‌های دیجیتال حمل می‌کنند.

اعلان جدید SEEQC این است که از این فناوری رابط دیجیتال برای اتصال ماژول کیوبیت به تراشه فوق‌عملکرد CPU/GPU Grace Hopper از NVIDIA به سرعت بسیار بالا از طریق یکی از رابط‌های پهنای باند بالای موجود در تراشه Grace Hopper استفاده می‌کند. این تراشه فوق‌عملکرد شامل 72 هسته CPU با عملکرد بالا، یک GPU تنسور H100، یک رابط همگام 900 گیگابایت بر ثانیه (GB/s) و رابط‌های حافظه با سرعت بالا است.

برای درک اینکه این اجزا چگونه با هم کار می‌کنند، به نمودار پشته محاسباتی کوانتومی GQI که در زیر نمایش داده شده، مراجعه کنید. ماژول کیوبیت SEEQC وظیفه ارائه عملکرد را در سطوح کنترل پلان پایینی و پلان کوانتومی انجام می‌دهد، در حالی که پردازنده NVIDIA بسیاری از ویژگی‌های نمایش داده شده در وسط پشته را کنترل می‌کند، آنچه را که ما سطوح الگوریتم، چارچوب، معماری و منطق کنترل می‌نامیم.

یکی از ویژگی‌هایی که به مرور زمان و با گذار به مزیت کوانتومی (Quantum Advantage)، اهمیت بیشتری پیدا کرده است، اتصال بسیار محکم و با عملکرد بالا بین بخش‌های کلاسیکی و کوانتومی سیستم است. این مورد برای عملکردهایی نظیر کنترل کیوبیت، اندازه‌گیری در میانه مدار، شناسایی و اصلاح خطا، و الگوریتم‌های ترکیبی مانند QAOA لازم است. هرچه اتصال بین بخش‌های کلاسیکی و کوانتومی سیستم تنگ‌تر و تاخیر کمتر باشد، عملکرد کل سیستم سریعتر خواهد بود. و در اینجا معماری SEEQC/NVIDIA به عالیت خود می‌رسد. این ادغام همراه با کیوبیت‌های fluxonium با عملکرد بالای SEEQC، احتمالاً یکی از سطوح عملکرد سریع‌تر برای اجرای برنامه‌های کوانتومی در مقایسه با هر معماری پردازنده کوانتومی دیگری است که در حال حاضر اطلاعاتی در مورد آن داریم.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد این اعلان، می‌توانید یک اعلان مطبوعاتی که توسط SEEQC منتشر شده و در وب‌سایت آن‌ها قرار دارد را در اینجا مشاهده کنید و همچنین یک بخشی از صفحه وب که ادغام متنوع QPU+CPU+GQU و همکاری با NVIDIA را پوشش می‌دهد، را در اینجا ببینید.

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