量子互联一直是量子研究中的一大难题，如今有了新解方。英特尔（Intel）近日宣布，与 QuTech 共同的研究发现能解决量子芯片与控制量子位元（Qubit）设备间的互联难题；此一成果已刊登在科学期刊－自然（Nature）上，并以英特尔的低温控制芯片 Horse Ridge 说明如何解决量子运算可扩展性的难题。
目前量子运算技术仍有许多关键瓶颈，而如何在配置于低温稀释冷冻机（Cryogenic dilution refrigerator）中的量子芯片，与室温环境中负责控制量子位元的电子元件之间建立互联，是其中之一。
英特尔表示，如何让控制电子元件能够在低温环境下以高精度方式运作，是攻克“互连或布线瓶颈”的关键；为此，英特尔推出使用 22nm FinFET Low Power 技术打造的低温控制芯片 Horse Ridge（2020 年已推出第二代）。Horse Ridge 可将控制量子电脑运作的关键控制功能带往低温冷冻机内部，以求尽可能地靠近量子位元本身，精简量子系统控制布线的复杂度。
而在研究中，英特尔与 QuTech 已成功透过频率多工，借由同一条缆线控制 2 个量子位元。这是个相当重要的概念验证，有鉴于现今每个量子位元均由各自的独立缆线控制，这种方式并无法随着量子位元增加而随之扩展；而 Horse Ridge 旨在透过多工的优势，解决其限制并减少量子位元控制所需的无线电频率缆线。
据悉，研究团队借由执行 1 个称为 Deutsch–Jozsa 算法的双量子位元算法，展示控制器的可程式化性，该算法于量子电脑的执行效率明显优于传统电脑。此项研究结果已通过随机测试验证，证实 Horse Ridge 作为 1 款简化量子控制电子元件，除了具有高度整合的优势外，亦达到了提高可扩展性的目标，并证明该技术能够直接应用于多量子位元算法和噪声中等规模量子设备。
这项最新的研究，成功地展示随机测试（Randomized Benchmarking）的结果，显示基于商用 CMOS 的低温控制器同调控制（Coherent Control）2 个量子位元处理器，能够达成与室温电子元件同样的高精度（99.7%）。这项成就也是量子运算用低温电子元件领域的研究里程碑。
- Intel and QuTech Demonstrate Advances in Solving Quantum Interconnect Bottlenecks
（首图来源：英特尔）
