Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Intel en QuTech onthullen soc voor aansturing van maximaal 128 qubits

Intel en het Nederlandse instituut QuTech hebben een system-on-a-chip ontwikkeld die tot aan 128 qubits kan aansturen. De ontwikkeling is een stap in de richting van een schaalbare architectuur voor de integratie van qubits en aansturingselektronica.

Intel en QuTech hebben de system-on-a-chip Horse Ridge genoemd, naar een plek in Oregon. De belangrijkste eigenschappen zijn dat het om een geïntegreerd circuit gaat dat schaalbaar is en op beproefde cmos-technologie is gebaseerd, en dat dit functioneert op relatief lage temperaturen. De onderzoekers hebben experimenteel aangetoond dat de soc een qubit op basis van de spinstaat van elektronen kan aansturen. Intel heeft hoge verwachtingen van dit soort spinqubits, omdat ze potentieel werken op een hogere temperatuur dan qubits op basis van supergeleiding, de zogenoemde transmons.

De aansturing van qubits is een van de struikelblokken om het aantal qubits op chips te vergroten van enkele tientallen, zoals vandaag de dag bij onderzoek, naar de honderden tot duizenden die nodig zijn voor een werkende quantumcomputer. Tot nu toe verbinden wetenschappers elke qubit afzonderlijk met draden met de aansturingselektronica, zoals te zien is bij voorgaande quantumchips van Intel. Om de aansturing dicht op de qubits te plaatsen, moet de elektronica werken op extreem lage temperaturen.

Horse Ridge kan functioneren bij 3 kelvin, oftewel -270,15 graden Celsius. Dat is nog altijd niet voldoende voor de meeste qubitopstellingen, die werken in speciale koelkasten op een fractie boven het absolute nulpunt van -273 graden Celsius, of 0 kelvin. Die lage temperatuur is nodig om de fragiele staat van qubits in stand te houden. Van spinqubits is de verwachting dat deze ook in stand kunnen blijven bij temperaturen tot boven 1,5 kelvin.

"Als we dit temperatuurverschil kunnen overbruggen, kunnen we qubits en hun besturingselektronica in hetzelfde pakket of op dezelfde chip integreren. Dit levert een uiterst compact systeem op", stelt Fabio Sebastiano van QuTech en de faculteit Elektrotechniek, wiskunde en informatica van de TU Delft. Volgens hem is Horse Ridge het eerste cmos-circuit dat een spinqubit kan aansturen.

In de soc zijn vier rf-kanalen geïntegreerd die elk 32 qubits kunnen aansturen via frequency multiplexing, voor een totaal van 128 qubits. Overigens zijn er nog geen processors met zoveel qubits. IBM maakte vorig jaar bekend een processor met 53 qubits ontwikkeld te hebben, terwijl Intels Tangle Lake-testchip 49 qubits biedt. Met deze hoeveelheden qubits gaan we volgens Google het tijdperk van quantum supremacy in, met systemen waarmee berekeningen uit te voeren zijn die supercomputers via klassieke computing niet aankunnen.

Intel heeft Horse Ridge op een 22nm-procedé gemaakt en de soc heeft afmetingen van 4x4mm. De soc bevat 180 kilobyte sram voor de opslag van golfvormen. De aansturing gebeurt op een bandbreedte van 1GHz op frequenties van 2 tot en met 20GHz. Dat maakt de soc ook geschikt voor de aansturing van qubits op basis van supergeleiding. Die aansturing geschiedt meestal op 6 tot 7GHz, terwijl spinqubits op 13 tot 20GHz werken.

De onderzoekers presenteren hun werk deze week tijdens de International Solid- State Circuits Conference in San Francisco onder de titel A Scalable Cryo-CMOS 2-to-20GHz Digitally Intensive Controller for 4×32 Frequency Multiplexed Spin Qubits/Transmons in 22nm FinFET Technology for Quantum Computers.

Door Olaf van Miltenburg

Nieuwscoördinator

19-02-2020 • 16:15

8 Linkedin

Reacties (8)

Wijzig sortering
Jij had liever gezien dat ze eerst een systeem van 128 qubits gemaakt hadden zonder de mogelijkheid ze aan te sturen? Of had je dan een soortgelijke reactie geplaatst?

Iets met kippen, eieren en mensen die altijd wel iets te klagen hebben.
En de melk van koeien wordt zuur in de uiers van de koe als die stoomtreinen met 30km/h door het landschap razen...

Ergens moet je beginnen. Vooruitgang ontstaat niet vanzelf

[Reactie gewijzigd door dabronsg op 19 februari 2020 17:21]

Komt het einde van crypto dan in zicht? Ik begrijp niet goed hoe je bepaalde crypto 'quantum' proof kunt maken? Uiteindelijk is de private key toch maar een wiskundige berekening?
Die de quantum computer misschien 1miljoen x sneller kan uitvoeren?
kan iemand dit uitleggen inderdaad daar ben ik ook wel benieuwd naar
Ben niet opgeleid in de materie, maar heb er kort wat over gelezen.

In mijn "leek-"bewoordingen (en hopelijk zeg ik niets fouts / raars):

-Het is in principe helemaal niet zo, dat bestanade cryptografische algorithmes niet quantum-bestendig zijn (was voor mij een eye-opener), bijvoorbeeld het veelgebruikte AES (voor symmetrische encryptie, bijv. versleuteling van je partitie) is quantum-bestendig als je wachtwoord lang genoeg is.

-Sommige problemen, zoals Diffie Helmann (public / private key), werken met factorisatie van grote getallen. Deze kan je wiskundig 'omschrijven' naar het zoeken naar de periode ("golflengte") van een bepaalde functie (golf).

-Een zekere meneer Shor, heeft een speciale quantum schakeling bedacht om die "golf-analyse" snel uit te voeren; zal ik hier beneden een soort analogie voor proberen te geven.

-Crypto-algorithmes die niet te herleiden zijn naar een probleem, dat met een "slimme quantum-schakeling" sneller op te lossen valt dan nu, worden betiteld als "quantum bestendig"; dus een beetje "onchuldig totdat het tegendeel bewezen is".

De "Quantum Fourier Transformatie" (zoeken van de golflengte):

-Bestaande computers: Ik heb een onbekende golf met 1 frequentie. Ik test 1,00 Hz en kijk of die gelijk is. Nee, dat is 'ie niet. Ik probeer 1,01 Hz. Nee, ook niet, 1.02Hz dan. Ik probeer.... 3 jaar later: 6394,23Hz. Hee, dat is hem!

-Quantum computers: Ik maak uit de zoektocht naar het paswoord, 'magischerwijze' een geluidsgolf van een orkest met 10 000 verschillende instrumenten (met veel boventonen), met daarin alle frequenties tegelijk. Nu wil ik weten, welke frequentie het meest voorkomt; want van de frequentie die het meest voorkomt is "van alle mogelijke paswoorden de kans het grootste, dat dat het paswoord is".

Als ik met 1,01Hz vergelijk, krijg ik een ja of nee, maar is de golf kapot en kan ik 1.02 niet meer testen, dus ben ik 'af'. Dus ik moet de golf slim overzetten zodat die niet meer kapot gaat, en dan doe ik 'een verre afgeleide' van wat een (deel van) een MP3-encoder doet: Het omzetten van de uitslag van een luidspreker (ouderwets wav-bestandje) naar een MP3, waarin per frequentie is vastgelegd hoe "luid" deze frequentie klinkt (Fourier transformatie).

Dan krijg ik een lijstje, met "weegfactoren" per frequentie:
1,0Hz ..... 0,0000023% kans
1,1Hz ..... 0,00000038% kans
6394,23Hz .... 2,8% kans --> Die was het!

De truc aan dat quantum-algorithme en de bijbehorende fysieke schakeling is, dat het "tegelijk" analyseren van alle quantum-staten (frequenties in de golf) exponentieel sneller gaat dan het "om de beurt" testen.

Dus als ik het goed begrepen heb, betekent "quantum proof", dat het niet lukt een "quantum mechanische schakeling" te vinden, die een (deel van) het cryptografie-probleem kan versnellen, ten opzichte van een "niet-quantum"-schakeling.

[Reactie gewijzigd door kidde op 21 februari 2020 00:30]

dat helpt dankjewel

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.


Apple iPhone 11 Microsoft Xbox Series X LG OLED C9 Google Pixel 4 CES 2020 Samsung Galaxy S20 4G Sony PlayStation 5 Nintendo Switch Lite

'14 '15 '16 '17 2018

Tweakers vormt samen met Hardware Info, AutoTrack, Gaspedaal.nl, Nationale Vacaturebank, Intermediair en Independer DPG Online Services B.V.
Alle rechten voorbehouden © 1998 - 2020 Hosting door True