英特尔成功测试 17 量子位超导计算芯片 与 IBM、谷歌研发竞争加剧
漫谈

英特尔成功测试 17 量子位超导计算芯片 与 IBM、谷歌研发竞争加剧

量子计算已经开始成为下一次技术革命的核心,科技巨头的布局也早已开始。

2017-10-12 12:30:19


尽管在过去量子计算都是学术领域的探索对象,但科技巨头却一直希望把它带出实验室,芯片巨头英特尔就是其中的一员。

美国当地时间 10 月 10 日,英特尔宣布携手荷兰研发合作伙伴 QuTech 成功测试 17 量子位超导计算芯片,这款测试芯片的体积相当于一枚 1 元人民币硬币,更重要的是,英特尔称该芯片的输出输入信号能力比芯片线焊方式提高 10-100 倍。

“我们正在把量子计算从学术界带入半导体行业。”英特尔量子硬件的主管吉姆·克拉克(Jim Clarke)说道。

11 日上午,英特尔公司副总裁兼英特尔研究院院长 Michael Mayberry 在接受一财科技记者书面采访时进一步谈到,在英特尔设想的未来,经典计算通过专为特定负载而设计的各种互补技术而得到增强。从本质上说,量子计算就是并行计算的终极目标,在攻克传统计算机无法解决的难题方面有着巨大潜力。

无疑,量子计算已经开始成为下一次技术革命的核心,科技巨头的布局也早已开始。去年 5 月 IBM 开始测试量子处理器,谷歌计划用云计算形式提供量子计算服务,微软还希望为量子计算创造编码语言。而 Michael Mayberry 对记者表示,从 2015 年开始,英特尔就与 QuTech 合作加快了量子计算的进展。

那么,谁会主导下一场技术革命的引领者?市场研究公司 iHS 半导体行业高级分析师何晖对记者表示,探索半导体的新材料和技术方向其实是芯片公司一直在做,但事实上目前整体市场仍处于新技术的试验阶段。

计算不再是“0”“1”游戏

事实上,量子计算在过去一直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,量子计算机成为了各家科技巨头重点研发的对象。

“在英特尔设想的未来,经典计算通过专为特定负载而设计的各种互补技术而得到增强。”Michael Mayberry 对一财科技记者表示,从本质上说,量子计算就是并行计算的终极目标,在攻克传统计算机无解的问题上有着巨大潜力。

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(也称量子位,qubit),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。

比如说理论上,2 个量子位的量子计算机,每一步可做到 2 的 2 次方,也就是 4 次运算,从某种意义上看,英特尔的这颗芯片一步就达到 2 的 17 次方,也就是 131072 次。较之目前的普通芯片能力提升了几万倍。

Michael Mayberry 对记者表示,英特尔预计量子计算有可能增强未来高性能计算机的能力。科学家可以通过云访问量子系统,在此,它们将作为加速器,与支持至强处理器的服务器以及其它经典计算系统一起运转。

他向记者举例,量子计算机可以模拟自然,以推进化学、材料科学和分子建模的研究,并且量子计算机可以协助创造一种新的催化剂来隔离二氧化碳、开发室温超导体或发现新药。

此外,与其它厂商不同,英特尔称正在研究多种量子位类型,其中包括纳入这款最新测试芯片的超导量子位,以及硅片中一个名为自旋量子位的替代类型,这些自旋量子位类似于一个电子晶体管,在很多方面都与传统晶体管非常接近,并有可能通过相近的制程来制造。

英特尔认为,尽管量子计算机有望通过更高的效率和性能来解决一些问题,但是它们并不会完全取代传统计算或神经形态计算等其它新兴技术。

巨头之间的研发较量

今年年初,《麻省理工科技评论》发布 2017 年全球十大突破性技术,实用型量子计算机便是其中之一,谷歌、IBM、英特尔和微软这些科技巨头是主要玩家。

美国《科学》杂志 2016 年 12 月撰文指出,这些科技巨头都在量子计算领域投入数千万美元研发,并选择了不同的量子计算技术,但没有人知道,采用哪种量子逻辑位或量子位能造出实用的量子计算机。该杂志列举了目前量子计算的五大流派,谷歌和 IBM 选择了比较主流的超导回路(Superconducting loops),量子计算初创企业 ionQ 选择的是离子阱 (Trapped ions), 英特尔采用硅量子点 (Silicon quantum dots), 微软和贝尔实验室使用拓扑量子位 (Topological qubits),Quantum Diamond Technologies 采用钻石空位 (Diamond vacancies)。

目前,被认为是量子计算领导者的谷歌,已制造出 9 量子位的机器,并计划 2017 年底前造出 49 量子位的系统。美国加州理工学院物理学家约翰·普瑞斯基尔(John Preskill)指出,目前超级计算机系统能完成 5 到 20 个量子比特的量子计算机所做的事情,但达到超过 49 个量子比特后,量子计算机的能力可以远远甩过超级计算机。

今年年初,IBM 也宣布了一项新业务“IBM Q”,旨在向企业和科研单位提供一种商用化的量子计算平台。5 月,IBM 称已经建立并测试了两个强大的量子计算平台:16 量子位的“量子体验”(Quantum Experience)通用计算机和一个 17 量子位的商业处理器原型,并希望在未来几年实现 50 量子位或更高计算平台的目标。

在量子计算的竞争中,微软的打法更偏,因为基于非阿贝尔任意子的拓扑量子比特( topological qubits)根本就不是物体,他们是沿着不同物质边缘游动的准粒子。目前,微软已经投资了数个团队进行尝试,研究也取得了一定进展。

事实上,相比于其他公司,英特尔在量子计算等技术上实现新的突破或许具有更深的意义。自 1992 年以来,英特尔一直是全球排名第一的半导体公司,但随着个人计算机销量下滑、智能手机和其他移动设备崛起,英特尔正在受到更多厂商的挑战。从技术角度看,英特尔专注的硅量子点技术(silicon quantum dots),也被称作“人造原子”。一个量子点量子位是一块极小的材料,像在原子中一样,里面电子的量子态可以用 0 或 1 来表示。不过,不同于离子和原子,量子点不需要激光困住。

“我们预计量子计算有可能增强未来高性能计算机的能力。科学家可以通过云访问量子系统,在此,它们将作为加速器,与支持至强处理器的服务器以及其它经典计算系统一起运转。请记住,设计、建模、构建并运行这些系统需要庞大的计算能力。”Michael Mayberry 对记者如是说。

“正如人工智能,量子计算的概念出现已经有很多年了,直到现在才有一些雏形,从产品角度,仍需要时间验证。”何晖对记者说。

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