­
­

Der von Intel gefertigte Chip zeichnet sich durch ein spezielles Design aus, wodurch die Produktion einer höheren Stückzahl bei gleichzeitiger Steigerung der Leistung ermöglicht wird. Intel und Qu-Tech verzeichneten zuletzt deutliche Fortschritte bei der Entwicklung von Quantencomputersystemen, woran die Halbleiterfertigung und die Materialwissenschaft einen wichtigen Anteil haben.

Qubit

Der 17-Qubit Testchip ist in etwa so groß wie eine amerikanische Vierteldollarmünze. Intel

Quantencomputing ist eine spezielle, weit fortgeschrittene Methode des parallelen Computings. Traditionelle Computer verarbeiten Daten in binären Zahlen (Bits), die jeweils einen von zwei Zuständen einnehmen können. Quantencomputer hingegen nutzen „Quantum Bits“ (kurz Qubits), die gleichzeitig mehrere Zustände einnehmen können. Dadurch wird die gleichzeitige Ausführung mehrerer Rechenoperationen auf einem Chip ermöglicht. Bei der Erforschung von Quantencomputern sind erhebliche Herausforderungen zu bewältigen, so etwa die Stabilisierung und Vereinheitlichung der hochempfindlichen Qubits.

­

 

­

Schon die kleinste akustische Beeinflussung kann zu Datenverlusten führen. Ebenso spielt die Temperatur eine wichtige Rolle. Diese sollte stets bei etwa 20 Millikelvin ( -273,13 °C) liegen. Aufgrund dieser extremen Bedingungen hat die Verpackung von Qubits entscheidenden Einfluss auf ihre Leistung. Intel arbeitet intensiv am Ausbau von Design- und Packaging-Technologien.

Der nun entwickelte 17-Qubit-Testchip ist in etwa so groß wie eine amerikanische Vierteldollarmünze (mit Packaging so groß wie eine Halbdollarmünze) und verfügt über eine neue Architektur, die für höhere Zuverlässigkeit, bessere thermische Leistung und weniger Beeinträchtigung der Radiofrequenz zwischen den Qubits sorgt. Ein skalierbares Verbindungsschema ermöglicht im Vergleich zu mit Drahtbonden verbundenen Chips eine 10- bis 100-fach höhere Input-/Output-Signaldichte für den Chip. Verbesserte Prozesse, Materialien und Konstruktionsentwürfe passen Intels Packaging-Technik skalierbar an integrierte Quantenschaltkreise an, die wesentlich größer sind als herkömmliche Siliziumchips.

Intel und Quantencomputing

„Unsere Quantenforschung ist inzwischen so weit fortgeschritten, dass unser Partner Qu-Tech in der Lage ist, Workloads auf Quantenalgorithmen zu simulieren“, erklärt Dr. Michael Mayberry, Corporate Vice President und Managing Director der Intel Labs. Zu diesem Zweck liefert Intel regelmäßig Qubit-Testchips, die in eigenen hochmodernen Fertigungsanlagen produziert werden. Durch Intels Zusammenarbeit mit Qu-Tech konnten bereits mehrere Etappenerfolge in der Entwicklung von Quantencomputern erzielt werden – von der Demonstration wichtiger Schaltungsblöcke für ein integriertes kryogenisches CMOS-Steuersystem über die Entwicklung eines Spin-Qubit-Produktionsablaufs auf Basis von Intels 300-mm-Prozesstechnik bis zur Entwicklung einer spezifischen Packaging-Lösung für supraleitende Qubits. Dadurch wurde die Zeitspanne zwischen Entwurf und Fertigstellung der Testchips deutlich verkürzt.

„Auf Basis von Intels 17-Qubit-Testchip können wir uns auf die Kontrolle mehrerer, verbundener Qubits einschließlich entsprechender Messungen konzentrieren. Unser Ziel ist es, ein Schema zur Fehlerkorrektur sowie ein logisches Qubit zu schaffen“, sagt Professor Leo DiCarlo von Qu-Tech.