SEEQC ha lanciato una famiglia di chip digitali SFQ (Single Flux Quantum) ad alta velocità ed energeticamente efficienti in grado di eseguire tutte le funzioni fondamentali di controllo dei qubit di un computer quantistico alla stessa temperatura criogenica dei qubit. I chip sono anche pienamente integrati con i qubit e rappresentano un passo fondamentale nel percorso di realizzazione di computer e data center quantistici scalabili con correzione degli errori.

La tecnologia dei chip digitali di SEEQC utilizza logica superconduttiva SFQ energeticamente efficiente con velocità fino a 40 GHz. per implementare controllo, misura, multiplexing ed elaborazione dei dati classici dei qubit. A causa delle basse esigenze energetiche e della ridotta dissipazione di calore, specialmente se a paragone dei chip convenzionali CMOS o CryoCMOS, i circuiti superconduttivi SFQ di SEEQC possono essere posizionati in prossimità dei chip qubit a 20 milliKelvin sotto forma di moduli integrati multi-chip, con circuiti attivi SFQ che comunicano in modalità wireless e sono compatibili con tutti i tipi di qubit superconduttivi, compresi i qubit fluxonium, oltre ad altre modalità di qubit come i qubit di spin. L’architettura a moduli multi-chip, il basso assorbimento e la capacità di operare ad altissime velocità consentono l’implementazione di un controllo digitale efficiente dal punto di vista hardware, lettura ed elaborazione veloce dei dati dei qubit necessari per sistemi quantistici a correzione d’errore veloci, a bassa latenza e scalabili.

Inoltre, l’impiego dei chip SEEQC ridurrà in modo significativo i costi e la complessità dei computer quantistici di diversi ordini di grandezza, eliminando la necessità di quasi tutti i rack di costosa elettronica a temperatura ambiente collegata ai chip qubit. Localizzando tutti gli elementi funzionali su chip digitali classici SFQ ultraveloci integrati con chip qubit in moduli multi-chip, la latenza dell’elaborazione e le velocità di trasferimento dati tra chip vengono inoltre ridotte in modo drastico. In particolare, questa scelta consente di ottenere letture e reset di qubit molto più veloci e di qualità più elevata di quanto sia possibile oggi con le tecnologie attuali, una caratteristica importante sia per le applicazioni a breve termine, sia per le funzioni fault-tolerant.

SEEQC ha testato con successo la propria tecnologia di multiplexing digitale, che può controllare un modulo da 8 qubit con 2 soli cavi, e attualmente sono in produzione versioni che controllano fino a 64 qubit, riducendo enormemente i costi e semplificando la complessità di un computer quantistico.

“Invece di cercare di scalare sistemi di quantum computing in base a progetti prototipali esistenti, abbiamo deciso di partire da zero, sviluppando un’architettura completamente nuova basata su chip Single Flux Quantum che ci consentirà di costruire la categoria di quantum computer necessari per realizzare quantum computer a prova d’errore (fault-tolerant). Soltanto incorporando tutte le funzionalità all’interno di chip ad alte prestazioni, saremo in grado di scalare sistemi quantistici energeticamente efficienti fino a soddisfare le esigenze dei data center” ha affermato Oleg Mukhanov, CTO e co-fondatore di SEEQC.

SEEQC ha inoltre annunciato System Red, un sistema di elaborazione quantistica full-stack concepito come benchmark di riferimento per le prestazioni e le funzionalità dei propri nuovi chip SFQ. SEEQC Red è la prima generazione di sistemi di quantum computing di riferimento dell’azienda e la sua architettura è stata realizzata per simulare sistemi di elaborazione quantistica superconduttivi di generazione attuale con controlli analogici e lettura a temperatura ambiente convenzionali, che consentono all’azienda di effettuare confronti diretti A-B con il proprio quantum computer della prossima generazione basato su chip digitali SFQ. Con System Red, SEEQC ha ottenuto velocità medie di gate a 2-qbit di 39 ns e gate fidelity medie del 98,4%, che sono tra le migliori nei sistemi quantistici disponibili pubblicamente e operanti nel cloud.

“A paragone dei sistemi di quantum computing universali disponibili nel cloud, il nostro sistema mostra tassi di errore quattro volte più bassi rispetto a sistemi concorrenti. SEEQC Red offre i gate nativi a due qubit più veloci di qualsiasi altro sistema disponibile su servizi quantistici cloud pubblici. Mentre altri sistemi sono focalizzati su un numero maggiore di qubit, il sistema di SEEQC si focalizza su qualità e velocità” ha dichiarato Matthew Hutchings, co-fondatore e chief product officer di SEEQC. “Entro la fine del 2023, vogliamo sostituire l’elettronica convenzionale a temperatura ambiente con i nostri chip digitali SFQ nei computer quantistici SEEQC di prossima generazione, che rappresenteranno anche un passo importante verso il nostro obiettivo di ottenere sistemi quantistici scalabili energeticamente efficienti, capaci di supportare una correzione degli errori basata su chip”.

SEEQC ha in progetto di portare sul mercato i primi sistemi di quantum computing scalabili a livello commerciale. La maggior parte dei sistemi quantistici esistenti non è infatti realizzata pensando ad applicazioni specifiche di mercato. SEEQC sta operando con i propri clienti partner per rendere i propri sistemi application-specific, riducendo i requisiti di sistema per risolvere problemi critici in settori quali la chimica industriale, la chimica farmaceutica e la scienza dei materiali, e assicurando che tali sistemi siano capaci di scalare per risolvere la complessità dei problemi delle grandi aziende.