摘要 量子信息处理的未来需要稳定的硬件平台来可靠、低错误率地执行量子电路,以便在其基础上构建工业应用的解决方案。与其他平台一样,离子阱量子计算目前被证明非常适合从桌面实验室实验过渡到机架式本地系统,这些系统允许在数据中心环境中运行。在数据中心内的量子计算机上成功实现工业应用之前,需要解决几个技术挑战,并需要优化和自动化控制许多自由度。这些必要的发展包括从根本上定义所支持指令集的离子阱架构、限制量子比特操作质量的控制电子设备和激光系统,以及基于量子比特属性和门保真度的量子电路优化编译。在本章中,我们介绍了离子阱量子计算平台,介绍了 Alpine Quantum Technologies 离子阱硬件和机架式量子计算系统的当前技术水平,并重点介绍了执行堆栈的各个部分。
随着人造系统变得越来越自主——能够在越来越广泛的情况下无需人类指导即可采取行动——我们需要为它们配备一般原则,以决定哪些行为或结果是人类所希望的,哪些应该避免。更狭窄的指令集可能会引导系统走向满足这些指令但违背更广泛人类价值观的解决方案。例如,我们已经看到有人声称推荐系统可能会将用户推向更极端的观点,这有助于算法实现其狭隘的目标,即通过使用户更可预测来最大化在网站上花费的时间,但违反了人类对算法应该做什么的更广泛偏好(Russell,2019)。2 随着人工智能系统的能力不断增强,这种规范失败的成本可能会增加。因此,有人呼吁向高级人工智能系统传授人类的价值观或偏好(Yudkowsky,2011),以解决所谓的人工智能对齐问题。
摘要 — 量子计算机的持续扩展取决于构建可扩展、可延伸且提供实时响应的经典控制硬件流水线。控制处理器的指令集架构 (ISA) 提供功能抽象,将量子编程语言的高级语义映射到硬件的低级脉冲生成。在本文中,我们提供了一种方法来定量评估 ISA 对具有 O(102) 量子比特的中型量子设备的量子电路编码的有效性。我们定义的表征模型反映了性能、满足时间约束影响的能力、未来量子芯片的可扩展性以及其他重要考虑因素,使它们成为未来设计的有用指南。使用我们的方法,我们提出了标量 (QUASAR) 和矢量 (qV) 量子 ISA 作为扩展,并将它们与其他 ISA 在电路编码效率、满足量子芯片实时门周期要求的能力以及扩展到更多量子比特的能力等指标上进行了比较。索引词——量子控制处理器、ISA 扩展、RISC-V、量子电路表征、专门架构。
TI MSP430™ 系列超低功耗 MCU 由多种设备组成,这些设备具有针对各种应用的不同外设集。该架构结合了五种低功耗模式。该设备具有强大的 16 位精简指令集计算 (RISC) CPU、16 位寄存器和常数生成器,有助于实现最大代码效率。数控振荡器 (DCO) 允许设备在不到 5 µs 的时间内从低功耗模式唤醒到活动模式。 MSP430F51x2 系列是微控制器配置,具有两个 16 位高分辨率定时器、两个通用串行通信接口 (USCI) USCI_A0 和 USCI_B0、一个 32 位硬件乘法器、一个高性能 10 位 200 ksps 模数转换器 (ADC)、一个片上比较器、一个三通道直接存储器访问 (DMA)、5V 容限 I/O 和最多 29 个 I/O 引脚。定时器事件控制模块将不同的定时器模块相互连接,并将外部信号路由到定时器模块。该器件能够以高达 25 MHz 的系统频率工作。该器件的工作温度为 –40°C 至 85°C。
Abstract —The increasing needs for performance in the space domain for highly autonomous systems calls for more powerful space MPSoCs and appropriate hypervisors to master them.这些平台必须遵守严格的可靠性,验证能力和验证要求,因为“深空任务的航天器”暴露在恶劣的环境中。系统必须根据电子组件和软件进行筛选和测试。不幸的是,当前可用的太空级处理器组件不符合与安全性相关的要求,这些要求在太空应用中变得越来越重要。本文介绍了DE-RISC平台,由Cobham Gaisler的基于RISC-V的SOC和Fentiss的Xtratum Next Generation Visisor组成。该平台实现了开放式RISC-V指令集架构,并利用Cobham Gaisler的Space Soc IP,Fentiss撰写的太空管理技术,巴塞罗那超级计算中心的Multicore Interference Management Solutions以及Thales研究和技术的最终用户体验和要求指导。在当前状态下,该平台已经完成和集成,并在2022年初到达商业成熟之前开始其验证阶段。在本文中,我们提供了该平台的详细信息以及其运营的一些初步证据。
摘要 - 由于新通信标准的最新进展,例如5G新广播和5G,以及量子计算和通信中的新需求,因此出现了将处理器集成到节点的新要求。这些要求旨在在网络中提供灵活性,以降低运营成本并支持服务和负载平衡的多样性。他们还旨在将新的和经典算法集成到有效和通用平台中,执行特定操作,并参加延迟较低的任务。此外,对于便携式设备必不可少的一些加密算法(经典和量词后),与错误校正代码共享相同的算术。例如,高级加密标准(AES),椭圆曲线密码学,经典mceliece,锤击准循环和芦苇 - 固体代码使用GFð2mÞ算术。由于此算法是许多算法的基础,因此在这项工作中提出了一种多功能的RISC-V Galoisfald Isa扩展。使用Nexys A7 FPGA上的SWERV-EL2 1.3实现并验证了RISC-V指令集扩展名。此外,对于AE,芦苇 - 固体代码和经典的McEliece(Quantum Pryptography),还达到了五次加速度,以增加逻辑利用率增加1.27%。
生命和人造生命的起源领域都质疑生活是什么,以及它是如何从独特的“预生命”动态中出现的。出现生命的大多数底物的一个共同特征是当出现自我复制时动态的明显变化。虽然有一些关于自然复制者在自然界中产生的假设,但我们对自我复制者出现的一般动态,计算原理和必要条件知之甚少。在“计算基材”中尤其如此,其中相互作用涉及逻辑,数学或编程规则。在本文中,我们朝着了解自我复制者如何通过基于各种简单编程语言和机器指令集研究几种计算基板来了解自我复制的一步。我们表明,当随机,非自我复制程序放置在缺乏任何明确健身景观的环境中时,自我复制者往往会出现。我们证明了这是如何由于随机相互作用和自我修饰而发生的,并且可以在有或没有背景随机突变的情况下发生。我们还展示了自我复制器兴起后,日益复杂的动态如何继续出现。最后,我们展示了一种简约的编程语言的反例,在该语言中可以自我复制,但尚未观察到出现。
发现MicroRNA及其在本文后基因调节中的作用,今年的诺贝尔奖授予了两名科学家的发现,因为他们发现了一个控制基因活动的基本原则。可以将存储在我们染色体中的信息比作我们体内所有细胞的指令手册。每个细胞都包含相同的染色体,因此每个细胞都包含完全相同的基因和完全相同的指令集。然而,不同的细胞类型(例如肌肉和神经细胞)具有非常不同的特征。这些差异是如何产生的?答案在于基因调节,这允许每个单元仅选择相关指令。这确保在每种单元类型中只有正确的基因集有活性。Victor Ambros和Gary Ruvkun对不同的细胞类型的发展感兴趣。他们发现了MicroRNA,这是一种在基因调节中起着至关重要的作用的新型小RNA分子。他们的开创性发现揭示了一个全新的基因调节原则,事实证明这对于包括人类在内的多细胞生物至关重要。现在众所周知,人类基因组编码超过一千个microRNA。他们令人惊讶的发现揭示了基因调节的全新维度。microRNA对于生物如何发展和功能至关重要。
近年来,法国围绕 RISC-V 和开放硬件的生态系统不断发展壮大,其中包括 Greenwaves、Thales、Dolphin、Bosch、Kalray 和 SiPearl 等主要工业参与者。与此同时,高等教育和研究领域对 RISC-V 架构的学术兴趣日益增加,这表明合作进步的土壤十分肥沃。为了响应这种日益增长的兴趣,并为了促进工业和学术界之间的协同环境,Thales 在 GDR SoC 2(不同实验室的研究小组)和 GIP(公共研究小组)CNFM(国家微电子教育协调机构)的支持下发起了一项竞赛。其主要目标是激励学生加深对基于 RISC-V 指令集架构 (ISA) 的处理器架构的理解和专业知识。此外,竞赛旨在扩大 RISC-V ISA 在学术界的采用,从而扩大法国的开放硬件社区。在国际层面,RISC-V 社区非常活跃,但据我们所知,自 2019 年以来,只有印度和中国有两个类似的举措涉及学生。在欧洲层面,自 2022 年以来,RISC-V 生态系统已成为《芯片法》工业发展的优先重点,是电子元件和系统社区战略研究与创新议程的一部分。最后,该计划旨在加强学术界和产业界之间的合作联系,为创新进步和知识交流铺平道路。
量子计算机利用量子物理现象创建专用硬件,可以高效执行针对纠缠叠加数据的算法。该硬件必须连接到传统主机并由其控制。然而,可以说,迄今为止的主要好处在于重新表述问题以利用纠缠叠加,而不是使用奇异的物理机制来执行计算——这种重新表述往往会为传统计算机产生更高效的算法。并行位模式计算并不模拟量子计算,但提供了一种使用非量子、位级、大规模并行、SIMD 硬件来高效执行利用叠加和纠缠的广泛算法的方法。正如量子硬件需要传统主机一样,并行位模式硬件也需要。因此,当前的工作提出了 Tangled:一种简单的概念验证传统处理器设计,其中包含一个与集成并行位模式协处理器 (Qat) 紧密耦合的接口。通过构建指令集、为流水线实现构建完整的 Verilog 设计,以及观察接口在执行涉及纠缠、叠加值运算的简单量子启发算法中的有效性,研究了这种在传统计算和量子启发计算之间接口的可行性。