Разработка криогенного квантового ASIC под руководством компаний из Кембриджа и Шеффилда

Компания из Кембриджа, специализирующаяся на аналоговых интегральных схемах, и разработчик встраиваемых интегральных схем памяти с низким энергопотреблением из Шеффилда объединяют свои усилия для создания революционной ASIC для криогенного управления.

Этот амбициозный проект, финансируемый инициативой Innovate UK для создания следующего поколения масштабируемых квантовых компьютеров, будет использовать технологический процесс 22FDX от GlobalFoundries.

В рамках сотрудничества были разработаны криогенные SPICE-модели, специально адаптированные для технологии 22FDX. Эти модели позволяют более точно моделировать поведение интегральных схем в криогенных условиях и оптимизировать их работу для обеспечения стабильной и надежной работы при низких температурах.

С использованием этих криогенных SPICE-моделей были успешно перекалиброваны библиотеки стандартных ячеек и ячеек ввода-вывода (IO). Также были разработаны компиляторы для статического и динамического оперативного запоминающего устройства (SRAM) и постоянного запоминающего устройства (ROM), а также файлов регистров, оптимизированных для работы в криогенных условиях.

Это сотрудничество представляет собой важный шаг вперед в разработке интегральных схем для квантовых вычислений и демонстрирует стремление индустрии к развитию передовых технологий для решения сложных задач в области криогенного управления.

Специализированные криогенные IP-библиотеки имеют ключевое значение в разработке тестового чипа для оценки его производительности при криогенных температурах. Кембриджская компания тесно сотрудничает с партнером, играя важную роль в реализации и проверке этого инновационного решения.

Важность этого достижения подчеркивается необходимостью интеграции управляющей и измерительной электроники, работающей при температурах до 4 Кельвинов, для масштабирования квантовых компьютеров и совместного размещения управляющей электроники и кубитов в криостате.

Традиционные полупроводниковые процессы предназначены для работы в диапазоне от -40C до 125C, но квантовые вычисления требуют условий работы намного ниже 4K для поддержания функциональности кубитов. Это ставит перед разработчиками задачу создания полупроводниковых ИС, которые могут выдерживать криогенные температуры и работать в непосредственной близости от кубитов.

Сотрудничество между компаниями характеризуется высокоинтегрированным подходом, обеспечивающим эффективное решение критических проблем на ранней стадии и способствующим плавному процессу физического проектирования.

Проект открывает возможности для значительного увеличения количества управляемых кубитов, переходя от сотен к миллионам, и является ключевым шагом на пути к реализации полного потенциала квантовых вычислений.