英特爾成功測(cè)試量子位超導(dǎo)計(jì)算芯片 與IBM谷歌研發(fā)競爭加劇

　　盡管在過去，量子計(jì)算都是學(xué)術(shù)領(lǐng)域的探索對(duì)象，但科技巨頭卻一直希望把它帶出實(shí)驗(yàn)室，芯片巨頭英特爾就是其中的一員。

　　美國當(dāng)?shù)貢r(shí)間10月10日，英特爾宣布攜手荷蘭研發(fā)合作伙伴QuTech成功測(cè)試17量子位超導(dǎo)計(jì)算芯片，這款測(cè)試芯片的體積相當(dāng)于一枚1元人民幣硬幣，更重要的是，英特爾稱該芯片的輸出輸入信號(hào)能力比芯片線焊方式提高10-100倍。

　　“我們正在把量子計(jì)算從學(xué)術(shù)界帶入半導(dǎo)體行業(yè)。”英特爾量子硬件的主管吉姆·克拉克(Jim Clarke)說道。

　　11日上午，英特爾公司副總裁兼英特爾研究院院長Michael Mayberry在接受第一財(cái)經(jīng)記者書面采訪時(shí)進(jìn)一步談到，在英特爾設(shè)想的未來，經(jīng)典計(jì)算通過專為特定負(fù)載而設(shè)計(jì)的各種互補(bǔ)技術(shù)而得到增強(qiáng)。從本質(zhì)上說，量子計(jì)算就是并行計(jì)算的終極目標(biāo)，在攻克傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無法解決的難題方面有著巨大潛力。

　　無疑，量子計(jì)算已經(jīng)開始成為下一次技術(shù)革命的核心，科技巨頭的布局也早已開始。去年5月IBM開始測(cè)試量子處理器，谷歌計(jì)劃用云計(jì)算形式提供量子計(jì)算服務(wù)，微軟還希望為量子計(jì)算創(chuàng)造編碼語言。而Michael Mayberry對(duì)記者表示，從2015年開始，英特爾就與QuTech合作加快了量子計(jì)算的進(jìn)展。

　　那么，誰會(huì)是主導(dǎo)下一場(chǎng)技術(shù)革命的引領(lǐng)者?市場(chǎng)研究公司iHS半導(dǎo)體行業(yè)高級(jí)分析師何暉對(duì)記者表示，探索半導(dǎo)體的新材料和技術(shù)方向其實(shí)是芯片公司一直在做，但事實(shí)上目前整體市場(chǎng)仍處于新技術(shù)的試驗(yàn)階段。

　　計(jì)算不再是“0”“1”游戲

　　事實(shí)上，量子計(jì)算在過去一直都是學(xué)術(shù)領(lǐng)域的探索對(duì)象，實(shí)現(xiàn)量子信息的可靠處理則需要應(yīng)對(duì)巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。然而，隨著技術(shù)的發(fā)展，量子計(jì)算機(jī)成為了各家科技巨頭重點(diǎn)研發(fā)的對(duì)象。

　　“在英特爾設(shè)想的未來，經(jīng)典計(jì)算通過專為特定負(fù)載而設(shè)計(jì)的各種互補(bǔ)技術(shù)而得到增強(qiáng)。”Michael Mayberry對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示，從本質(zhì)上說，量子計(jì)算就是并行計(jì)算的終極目標(biāo)，在攻克傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無法解決的難題方面有著巨大潛力。

　　傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)并操作由 0 和 1 組成的數(shù)據(jù)，但量子計(jì)算機(jī)使用的則是量子比特(也稱量子位，qubit)，利用量子現(xiàn)象來同時(shí)表示多個(gè)數(shù)據(jù)。這將使得量子計(jì)算機(jī)可以用一種完全不同的方式進(jìn)行計(jì)算，在以往只能進(jìn)行一次運(yùn)算的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)并行的復(fù)雜運(yùn)算。

　　比如說理論上，2個(gè)量子位的量子計(jì)算機(jī)，每一步可做到2的2次方，也就是4次運(yùn)算，從某種意義上看，英特爾的這顆芯片一步就達(dá)到2的17次方，也就是131072次。較之目前的普通芯片能力提升了幾萬倍。

　　Michael Mayberry對(duì)記者表示，英特爾預(yù)計(jì)量子計(jì)算有可能增強(qiáng)未來高性能計(jì)算機(jī)的能力?？茖W(xué)家可以通過云訪問量子系統(tǒng)，在此，它們將作為加速器，與支持至強(qiáng)處理器的服務(wù)器以及其它經(jīng)典計(jì)算系統(tǒng)一起運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　他向記者舉例，量子計(jì)算機(jī)可以模擬自然，以推進(jìn)化學(xué)、材料科學(xué)和分子建模的研究，并且量子計(jì)算機(jī)可以協(xié)助創(chuàng)造一種新的催化劑來隔離二氧化碳、開發(fā)室溫超導(dǎo)體或發(fā)現(xiàn)新藥。

　　此外，與其它廠商不同，英特爾稱正在研究多種量子位類型，其中包括納入這款最新測(cè)試芯片的超導(dǎo)量子位，以及硅片中一個(gè)名為自旋量子位的替代類型，這些自旋量子位類似于一個(gè)電子晶體管，在很多方面都與傳統(tǒng)晶體管非常接近，并有可能通過相近的制程來制造。

　　英特爾認(rèn)為，盡管量子計(jì)算機(jī)有望通過更高的效率和性能來解決一些問題，但是它們并不會(huì)完全取代傳統(tǒng)計(jì)算或神經(jīng)形態(tài)計(jì)算等其它新興技術(shù)。

　　巨頭之間的研發(fā)較量

　　今年年初，《麻省理工科技評(píng)論》發(fā)布2017年全球十大突破性技術(shù)，實(shí)用型量子計(jì)算機(jī)便是其中之一，谷歌、IBM、英特爾和微軟這些科技巨頭是主要玩家。

　　美國《科學(xué)》雜志2016年12月撰文指出，這些科技巨頭都在量子計(jì)算領(lǐng)域投入數(shù)千萬美元研發(fā)，并選擇了不同的量子計(jì)算技術(shù)，但沒有人知道，采用哪種量子邏輯位或量子位能造出實(shí)用的量子計(jì)算機(jī)。該雜志列舉了目前量子計(jì)算的五大流派，谷歌和IBM選擇了比較主流的超導(dǎo)回路(Superconducting loops)，量子計(jì)算初創(chuàng)企業(yè)ionQ選擇的是離子阱(Trapped ions),英特爾采用硅量子點(diǎn)(Silicon quantum dots),微軟和貝爾實(shí)驗(yàn)室使用拓?fù)淞孔游?Topological qubits)，Quantum Diamond Technologies采用鉆石空位(Diamond vacancies)。

　　目前，被認(rèn)為是量子計(jì)算領(lǐng)導(dǎo)者的谷歌，已制造出9量子位的機(jī)器，并計(jì)劃2017年底前造出49量子位的系統(tǒng)。美國加州理工學(xué)院物理學(xué)家約翰·普瑞斯基爾(John Preskill)指出，目前超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能完成5到20個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)所做的事情，但達(dá)到超過49個(gè)量子比特后，量子計(jì)算機(jī)的能力可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩過超級(jí)計(jì)算機(jī)。

　　今年年初，IBM也宣布了一項(xiàng)新業(yè)務(wù)“IBM Q”，旨在向企業(yè)和科研單位提供一種商用化的量子計(jì)算平臺(tái)。5月，IBM稱已經(jīng)建立并測(cè)試了兩個(gè)強(qiáng)大的量子計(jì)算平臺(tái)：16量子位的“量子體驗(yàn)”(Quantum Experience)通用計(jì)算機(jī)和一個(gè)17量子位的商業(yè)處理器原型，并希望在未來幾年實(shí)現(xiàn)50量子位或更高計(jì)算平臺(tái)的目標(biāo)。

　　在量子計(jì)算的競爭中，微軟的打法更偏，因?yàn)榛诜前⒇悹柸我庾拥耐負(fù)淞孔颖忍? topological qubits)根本就不是物體，它們是沿著不同物質(zhì)邊緣游動(dòng)的準(zhǔn)粒子。目前，微軟已經(jīng)投資了數(shù)個(gè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行嘗試，研究也取得了一定進(jìn)展。

　　事實(shí)上，相比于其他公司，英特爾在量子計(jì)算等技術(shù)上實(shí)現(xiàn)新的突破或許具有更深的意義。自1992年以來，英特爾一直是全球排名第一的半導(dǎo)體公司，但隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)銷量下滑、智能手機(jī)和其他移動(dòng)設(shè)備崛起，英特爾正在受到更多廠商的挑戰(zhàn)。從技術(shù)角度看，英特爾專注的硅量子點(diǎn)技術(shù)(silicon quantum dots)，也被稱作“人造原子”。一個(gè)量子點(diǎn)量子位是一塊極小的材料，像在原子中一樣，里面電子的量子態(tài)可以用 0 或 1 來表示。不過，不同于離子和原子，量子點(diǎn)不需要激光困住。

　　“我們預(yù)計(jì)量子計(jì)算有可能增強(qiáng)未來高性能計(jì)算機(jī)的能力?？茖W(xué)家可以通過云訪問量子系統(tǒng)，在此，它們將作為加速器，與支持至強(qiáng)處理器的服務(wù)器以及其它經(jīng)典計(jì)算系統(tǒng)一起運(yùn)轉(zhuǎn)。請(qǐng)記住，設(shè)計(jì)、建模、構(gòu)建并運(yùn)行這些系統(tǒng)需要龐大的計(jì)算能力。”Michael Mayberry對(duì)記者如是說。

　　“正如人工智能，量子計(jì)算的概念出現(xiàn)已經(jīng)有很多年了，直到現(xiàn)在才有一些雛形，從產(chǎn)品角度，仍需要時(shí)間驗(yàn)證。”何暉對(duì)記者說。