By Külaline Autor postitatud 16
Ülemaailmsed meeskonnad on omandanud väikesemahulise kvantarvutidisaini ja kiirendavad jõupingutusi platvormide skaleerimiseks, lisades arvutusvõimsuse suurendamiseks kubitid ja täpsuse parandamiseks kvantvõimendid. Kuid kvantsüsteemide suurendamine suurendab projekteerimise keerukust, mis ületab tüüpiliste kvantdisaini töövoogude võimalusi. Need töövood, mis põhinevad selliste ülesannete jaoks nagu skeemid, paigutus, elektromagnetiline simulatsioon ja kohandatud Pythoni skriptid, pakuvad tõhusa haldamise jaoks väljakutseid. Keysight QuantumPro saabub õigel ajal, tuues ülijuhtivate kvantarvutite projekteerimiseks integreeritud töövoo.
Minnes sinna, kuhu footonid lähevad, parema saagisega
Miks ei võiks kvantdisain välja näha rohkem nagu mobiiltelefonide disain? RF- ja digitaalvaldkonnas on EDA tööriistad kiibi, pakendi ja plaadi paigutuse loomiseks, disaini iga osa uurimiseks, andmepõhiste kohanduste tegemiseks ja vooluringilt süsteemi tasemele simuleerimiseks, et optimeerida ühe sujuva töövooga.
Kvantarvutite puhul "minnes sinna, kuhu footonid lähevad" (joonis 1) on kvantdisainerite jaoks üks oluline erinevus: samm- ja kordamismeetodid ei vii tööd lõpule. Edukad kvantoperatsioonid põhinevad täpsetel konstruktsioonivalikutel, mis loovad ainulaadsed resonantssagedused lähedal asuvates kubitites ja nende vahel – kahe või enama resonantssageduse kattumine toob kaasa ettearvamatud ristsidumise tulemused ja saagikuse ebaõnnestumise, mis avastatakse sageli krüogeense prototüübi testimisel raskel viisil. Kvantdisainerid peavad muretsema ka müra krüogeensetel temperatuuridel, kineetilise induktiivsuse, mittelineaarsete kvantvõimendiefektide ja muu pärast.
Joonis 1. Disaini-, modelleerimis- ja analüüsiülesannete võrdlemine raadiosagedusliku disaini ja kvantdisaini vahel
Tõhus süsteemitaseme modelleerimine ja virtuaalne disainiuuring on võimalike saagikuse langusega seotud riskide ja kulude maandamiseks üliolulised. Kogenud kvantdisainerid saavad erinevate tööriistade ja skriptide abil luua poolautomaatseid töövooge, mis töötavad sujuvalt, kui kõik läheb plaanipäraselt. Probleemide ilmnemine toob aga kaasa kohmaka tagasipööramise, skriptide uuesti käitamise, vormingute kohandamise ja potentsiaalselt vigade tekitamise, mis kulutab väärtuslikku projekteerimisaega.
Kvantparameetrite automaatne ekstraheerimine erinevate meetodite abil
QuantumPro integreerib viis funktsiooni (joonis 2) Keysight Advanced Design Systemile (ADS) ehitatud komplekti ülijuhtivate kubittide ja kvantvõimendite sujuvaks kujundamiseks. Alates skemaatilisest liidesest saavad kasutajad sisseehitatud kvantkunstiteoste komponente hõlpsalt pukseerida. Paigutused saab genereerida automaatselt skeemide põhjal ja seejärel viiakse QuantumPro-s läbi elektromagnetiline simulatsioon koos automaatse kvantparameetrite ekstraheerimisega.
Joonis 2. Viis funktsiooni, mis on sujuvalt QuantumPro töövooga integreeritud
Disainerid saavad tulemustes kindlustunde, kui pääsevad juurde QuantumPro mitmele elektromagnetilisele lahendajale. Täielik EM-analüüs käivitab lõplike elementide meetodi (FEM) ja momentide meetodi (MoM) lahendajad, pühkides sageduse ja loodes sisend- ja väljundportides S-parameetreid. MoM lahendab 3D-mahu asemel ainult metallpinna voolud, vähendades arvutuskulusid. Energia osaluse analüüs võimaldab FEM-lahendaja abil leida süsteemi omarežiime. Nende analüüside tulemused liiguvad üle automatiseeritud kvantparameetrite ekstraheerimisele kvaasistaatiliste, musta kasti kvantimise ja energia osalussuhte (EPR) meetoditega.
QuantumPro kasutajad saavad kvantparameetrite ekstraheerimise tulemusi näha ja võrrelda samas kasutajaliideses, kus on olemas skeemid ja paigutused, teha vajalikke muudatusi ja käivitada ekstrakte koheselt. Kasutajad saavad Pythoni skripte kasutades kohandada ka oma töövoogu ja kasutajaliidest (joonis 3), mis muudab hüppe varasemast poolautomaatsest kvanttöövoost lihtsamaks.
Joonis 3. Pythoni skriptimine aitab kasutajatel QuantumPro keskkonda kohandada
Järkjärguliste kvantdisaini tehnoloogiatega sammu pidamine
Keysighti arendajad töötavad juba kahe hiljutise tipptasemel kvantdisaini saabumisega:
- Mitmekihiline kvanttehnoloogia, kubitide skaleerimine, asetades kiibi vertikaalselt välja samale jalajäljele,
- Josephsoni reisilainete parameetrilised võimendid (JTWPA-d), mille elemendid on paigutatud mööda tihedat looklevat rada.
Mõlemad pakuvad ainulaadseid väljakutseid suuremate struktuuride ja keerukamate mudelitega. QuantumPro toetab mitmekihilisi paigutusi ja oleme just välja andnud ADS2024U2 koos uute kvantkunsti komponentidega, mis aitavad disainereid JTWPA-de paigutusel (joonis 4).
Joonis 4. Näited mitmekihilisest kvanttehnoloogiast (vasakul) ja JTWPA paigutusest (paremal) ADS-is
Kvantarvuti skaleeritavus sõltub lõpuks disaini prognoositavusest. QuantumPro sujuv automatiseeritud kvantdisaini töövoog muudab mitme EDA tööriista ja konversiooni haldamise asemel optimeeritud, prognoositavate kubiti- ja kvantvõimendite kujunduste loomise lihtsamaks. Praegused ja tulevased kvantdisainerid saavad veebis lisateavet:
Quantum EDA: ülijuhtivate kubittide kiiremad projekteerimistsüklid
- SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
- PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
- PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
- PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
- PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
- Allikas: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/automated-quantum-design-workflow-handles-higher-complexity-by-mohamed-hassan-keysight-technologies/
