Universal Quantum presenta l'iQPU, chip a ioni intrappolati prodotto in fonderia e con controllo integrato

Universal Quantum ha lanciato l'iQPU, un'unità di elaborazione quantistica integrata che riunisce in un unico modulo una trappola ionica, l'elettronica di controllo e le connessioni tra chip. L'azienda britannica, che ha anche una sede ad Amburgo, ha annunciato il chip il 3 novembre e afferma che sarà integrato nei due sistemi che sta costruendo per il Centro aerospaziale tedesco (DLR).

Cosa è stato annunciato

L'iQPU ha un'area di calcolo attiva di oltre 400 mm², che Universal Quantum definisce la più grande superficie di calcolo a ioni intrappolati. Utilizza un'architettura QCCD (quantum charge-coupled device): gli ioni vengono spostati tra diverse zone del chip, così che qualsiasi qubit può essere portato accanto a qualsiasi altro anziché restare legato a una posizione fissa. Secondo l'azienda, questa connettività a lungo raggio riduce il numero di qubit necessari per i problemi commerciali e velocizza i calcoli.

Altre due caratteristiche puntano alla scalabilità. In primo luogo, nello stack è integrato un ASIC di controllo personalizzato che gestisce commutazione e controllo direttamente sul chip. L'obiettivo è affrontare il "problema del cablaggio": il numero crescente di cavi e linee di segnale necessari all'aumentare dei qubit. In secondo luogo, ogni iQPU dispone di interfacce per UQConnect, il collegamento tra moduli dell'azienda. Con UQConnect gli ioni passano direttamente da un modulo a quello adiacente, così che più chip possono funzionare come un unico computer più grande senza riprogettare il chip.

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I dettagli tecnici

La pagina del prodotto riporta questi dati e scelte progettuali:

• una pila di strati: la trappola ionica, strati di instradamento, uno strato integrato di controllo del campo magnetico, via passanti nel silicio (TSV) e lo strato ASIC. Le TSV lasciano libero ogni lato per il collegamento ai moduli vicini;
• funzionamento a circa 70 K anziché a temperature dell'ordine del microkelvin, e porte quantistiche pilotate da campi a microonde globali invece che da un gran numero di laser orientati singolarmente;
• un progetto che, secondo l'azienda, consente una fedeltà a due qubit del 99,9%;
• prestazioni di UQConnect pari a 2.424 trasferimenti di qubit al secondo con una fedeltà di connessione del 99,999993%;
• fabbricazione su una linea di fonderia commerciale da 200 mm con strumenti standard del settore e un process design kit modificato.

L'azienda presenta questi valori come dati di progetto e di componente. Nella sua stessa roadmap, la consegna di sistemi iQPU ai clienti e un assemblaggio multimodulo a mosaico figurano ancora tra le tappe future.

Perché è importante

Gli ioni intrappolati sono noti per la qualità dei loro qubit, ma i sistemi che li utilizzano si sono dimostrati difficili da scalare, sia nelle dimensioni sia nella quantità di laser, cablaggi e raffreddamento richiesti. La scommessa di Universal Quantum è che un'unità ripetibile, prodotta in fonderia e con controllo sul chip, possa essere testata e affiancata a mosaico come i componenti a semiconduttore convenzionali. "Un computer quantistico scalabile non si può assemblare aggiungendo complessità un qubit alla volta", ha dichiarato Mike Newman, VP Engineering.

Cosa osservare

Il DLR sarà il primo cliente a ricevere l'iQPU. Ha scelto Universal Quantum per costruire due macchine, Toccata e Legato, per la sua Quantum Computing Initiative ad Amburgo, con contratti del valore di 67 milioni di euro. Il lancio segue il round di Serie A da oltre 100 milioni di dollari di ottobre, co-guidato da DCVC e Firgun Ventures. I banchi di prova decisivi saranno le fedeltà misurate sull'hardware consegnato e un sistema multimodulo funzionante.