인텔(intel)은 최대 128큐비트를 제어할 수 있는 극저온(cryogenic) 칩인 ‘홀스 리지(Horse Ridge)’의 주요 특징을 상세히 공개했다.

이 칩의 목표는 상호 연결의 복잡성을 줄임으로써 양자 컴퓨팅을 수천 개의 칩으로 확장해 궁극적으로 양자 실용성(quantum practicality), 즉 양자 컴퓨터의 실제 문제 해결을 입증하는 것이다.

관련 발표에 따르면 인텔의 22FFL 프로세스를 기반으로 불필요한 시그널을 필터링해 간섭을 차단하는 RF기능을 사용, 단일 장치로 128큐비트를 제어할 수 있다.

‘Horse Ridge’칩의 목표는 양자 시스템에 필요한 오늘날의 복잡한 제어 장치를 단순화해 양자칩 자체와 거의 동일한 극저온 온도에서 작동하는 통합 SoC에 구현하는 것이다.

인텔은 최근 큐테크(QuTech)와 공동으로 미국 샌프란시스코에서 열린 국제반도체회로회의(ISSCC)에서 발표한 연구 논문을 통해 새 극저온 양자 제어 칩의 주요 기술적 특징을 소개했다.

인텔과 QuTech가 발표한 연구 논문은 실용성, 유연성, 충실도 및 확장성을 입증할 만큼 강력한 양자 컴퓨터를 구축할 때 직면하는 여러 가지 문제를 해결하는 ‘Horse Ridge’ 칩의 기능을 자세히 설명한다.

통합 SoC설계는 단일 장치에서 4개의 통합 RF채널이 있는 인텔의 22nm FinFET 저전력 CMOS 기술을 사용한다. 각 채널은 최대 32큐비트를 제어 할 수 있으며 전체 대역폭을 일련의 겹치지 않는 주파수 대역으로 나눈다. 즉, Horse Ridge는 효율적인 확장을 위해 단일 장치에서 최대 128큐비트를 제어 할 수 있다.

credit:intel.

인텔은 또한 멀티플렉싱 기술을 최적화, 시스템이 ‘위상 편이(Phase Shift)’에서 오류를 확장 및 축소할 수 있도록 해 동일한 RF 라인으로 다수 큐비트를 제어 할 때 양자 시스템이 자동으로 적응하고 수정해 충실도 제고에 도움을 준다.

큐비트를 확장하면 충실도 측면에 문제가 발생한다. 인텔은 멀티플렉싱 기술을 최적화하고 위상 편이로 인한 오류를 줄였다. 이는 다른 주파수에서 큐비트의 제어로 인해 큐비트 간 누화(crosstalk)가 발생한다는 것을 의미한다. 이를 위해 각 주파수를 고정밀 조정해 위상 편이를 자동으로 수정할 수 있다.

‘Horse Ridge’의 유연성은 넓은 주파수 범위를 커버할 수 있는 능력에 있다. 이것은 칩이 인텔이 연구하고 있는 두 종류의 큐비트인 초전도 큐비트(트랜스 몬)와 스핀 큐 비트를 모두 제어할 수 있게 한다.

인텔에 따르면 전자는 일반적으로 6 ~ 7GHz에서 작동하지만 스핀 큐비트는 13 ~ 20GHz에서 작동한다. 스핀 큐비트는 최대 1켈빈에서 작동 할 수 있어 장치를 제어 전자 장치와 함께 하나의 패키지로 작동 할 수 있다.

이 연구를 통해 장치는 실리콘 스핀 큐비트를 칩에 통합해 유연성을 높이기 위해 하나의 패키지로 큐비트 제어 솔루션을 만들 수 있다.

인텔 양자 하드웨어 책임자 짐 클라크(Jim Clarke)는 “오늘날 양자 연구자들은 복잡한 제어 및 상호 연결 메커니즘으로 설계된 시스템을 사용해 적은 수의 큐비트로 작업한다. 인텔의 ‘Horse Ridge’는 이러한 복잡성을 최소화한다. 양자 실용성에 필요한 수천 큐비트까지 체계적으로 확장함으로써 우리는 미래에 상업적으로 실행 가능한 양자 컴퓨팅을 현실화하기 위해 꾸준히 발전하고 있다”고 말했다.

인텔은 지난해 12월 말 ‘Horse Ridge’ 칩을 처음 공개했다.