CMOS-OxRAM integrated circuits for low-power AI and cryogenic quantum dot auto-tuning

用于低功耗人工智能和低温量子点自动调谐的 CMOS-OxRAM 集成电路

基本信息

  • 批准号:
    580722-2022
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 16.83万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Alliance Grants
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2022-01-01 至 2023-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The latest major breakthrough in quantum computing (QC) has been the demonstration of quantum systems with more than 50 superconducting qubits allowing quantum supremacy for the first time. Other very promising qubit technologies include spin qubits based on Si, SiGe or III-V quantum dots (QDs). They leverage the great maturity of CMOS technologies and fabrication processes to offer low cost and highly scalable quantum systems at the chip level. Major research centers and industrials like CEA and Intel have started to report high quality spin qubits based on semiconductor technologies. However, the calibration and control of spin qubits are still performed mostly by hand with bulky classical electronics located outside the cryostat. The absence of fully integrated cryogenic electronics makes it impossible to build a large-scale quantum system due to the "wiring bottleneck" between the spin qubits and the control electronics. Additionally, QDs are prone to device-to-device variability inherent to manufacturing imperfections and environment perturbations. One of the next major breakthroughs in QC is thus to automate the control of very large numbers of spin qubits based on QDs using integrated in-situ cryogenic electronics.The partnership between 3IT and 1QBit aims to (i) demonstrate real time auto-tuning of solid-state QDs using low-power machine learning and In-Memory Computing paradigm based on the co-integration of CMOS circuits and emerging TiOx-based resistive memories (OxRAM) and (ii) design and fabricate ultra-low power artificial intelligence hardware specifically designed to operate at cryogenic temperature for in-situ tuning. This unique proof-of-concept will pave the way for large-scale quantum systems enabled by fast and energy efficient AI solutions co-located with quantum circuits inside a cryostat.
量子计算 (QC) 领域的最新重大突破是展示了具有 50 多个超导量子位的量子系统,首次实现了量子霸权。其他非常有前途的量子位技术包括基于 Si、SiGe 或 III-V 量子点 (QD) 的自旋量子位。他们利用高度成熟的 CMOS 技术和制造工艺,在芯片级提供低成本和高度可扩展的量子系统。 CEA 和英特尔等主要研究中心和工业界已开始报告基于半导体技术的高质量自旋量子位。然而,自旋量子位的校准和控制仍然主要通过位于低温恒温器外部的笨重经典电子设备手动执行。由于自旋量子位和控制电子器件之间存在“布线瓶颈”,缺乏完全集成的低温电子器件使得不可能构建大规模量子系统。此外,量子点很容易出现因制造缺陷和环境扰动而固有的器件间差异。因此,QC 领域的下一个重大突破之一是使用集成的原位低温电子器件来自动控制基于 QD 的大量自旋量子位。3IT 和 1QBit 之间的合作旨在 (i) 展示使用低功耗机器学习和内存计算范式的固态量子点,基于 CMOS 电路和新兴的基于 TiOx 的电阻式存储器 (OxRAM) 的共同集成,以及 (ii) 设计和制造专门设计用于在低温下运行以进行原位调谐的超低功耗人工智能硬件。这种独特的概念验证将为大规模量子系统铺平道路,该系统通过与低温恒温器内的量子电路共置的快速、节能的人工智能解决方案来实现。

项目成果

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Drouin, DominiqueD其他文献

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  • 资助金额:
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    Alliance Grants
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