谷歌“量子霸权”即将来临,Intel加紧研发量子芯片

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谷歌“量子霸权”即将来临,Intel加紧研发量子芯片
麻省理工科技评论 10天前 0

10天前

除 Intel 之外,还有众多公司试图实现量子计算机的实用化。
芯片 英特尔
除 Intel 之外,还有众多公司试图实现量子计算机的实用化。

Intel 开始制造量子计算机的芯片了。

虽然这种新的硬件目前很弱,并不能做什么实际工作,但它释放出一个强烈的信号,即这种技术离实际应用更近了一步。“我们正在把量子计算从学术界带入半导体行业。”Intel 量子硬件的主管吉姆·克拉克(Jim Clarke)说道。传统计算机存储并操作由 0 和 1 组成的数据,但量子计算机使用的则是量子比特,利用量子现象来同时表示多个数据。这将使得量子计算机可以用一种完全不同的方式进行计算,在以往只能进行一次运算的时间内实现并行的复杂运算。

量子计算一直以来都是学术领域的探索对象,实现量子信息的可靠处理则需要应对巨大的技术挑战。然而,随着技术的发展,量子计算机可能在未来几年内从实验室中走出来。Intel 的量子芯片使用超导量子比特。这种方法虽然使用了现有的电路设计,但其工作原理却基于完全不同的电子现象,即金属在极低温度下的超导原理 。这个拥有 17 个量子比特的芯片是由 Intel 俄勒冈的研究人员历时 18 个月研制,由亚利桑那州的一家 Intel 工厂制造。

这项工作是和 Qutech 合作完成的。Qutech 是一家荷兰的公司,脱胎于代尔夫特大学的量子计算机小组。Qutech 近几年在研制更加稳定的量子比特方面取得了重大进展,Intel 更是在 2015 年向 qutech 投了 5000 万美元。Intel 的研究人员使用了公司现有的 300nm“倒装芯片”处理器设计来支持精密的量子计算,这意味着芯片必须在极低的温度下工作,而且不能受到电磁信号的干扰。另外,研究者们还需要更改芯片的材料、外围电路设计以及部件连接设计以适应极低的温度。

除 Intel 之外,还有众多公司试图实现量子计算机的实用化。包括谷歌、IBM、微软等公司都在奋力研制首台可以处理实际问题的量子计算机。虽然 Intel 起步较晚,但它寄希望于自身在制造工艺方面的强大优势可以使其赶上甚至超过竞争对手。克拉克表示公司在 2014 年选择聚焦量子计算,可利用现有的制造工艺加速量子计算机的研制。“Intel 是这场竞赛中唯一一个具有先进制造和封装技术的选手”,克拉克说道。

随着量子芯片的能力进一步提升,总有一天它们会在某类特定的计算任务上超过传统计算机。最先受益的可能是化学和材料学领域的超复杂分子仿真。另外,计算能力的提升也会催生更多的新用途。有人认为未来量子计算机还可以助力机器学习。目前已有人提出若干“量子机器学习”的新算法,但每种算法的实现均还需要解决大量问题。

Intel 新兴硬件实验室主任吉姆·赫尔德(Jim Held)表示公司在研究硬件的同时也在进行软件探索。“我们认为在混合算法方面会有主要的突破,这些算法将最大程度地利用经典算法的能力来配合量子计算机的优势。”谷歌量子计算项目的负责人哈特穆特·奈文(Hartmut Neven)表示,明年谷歌将制造一个包含 49 量子比特的系统,届时量子计算机将能完成传统超级计算机无法模拟的计算,实现里程碑式的“量子霸权”。

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