英特爾成功測試17量子位超導計算晶片 與IBM、谷歌研發競爭加劇

儘管在過去，量子計算都是學術領域的探索對象，但科技巨頭卻一直希望把它帶出實驗室，晶片巨頭英特爾就是其中的一員。

美國當地時間10月10日，英特爾宣布攜手荷蘭研發合作夥伴QuTech成功測試17量子位超導計算晶片，這款測試晶片的體積相當於一枚1元人民幣硬幣，更重要的是，英特爾稱該晶片的輸出輸入信號能力比晶片線焊方式提高10-100倍。

「我們正在把量子計算從學術界帶入半導體行業。

」英特爾量子硬體的主管吉姆·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在接受第一財經記者書面採訪時進一步談到，在英特爾設想的未來，經典計算通過專為特定負載而設計的各種互補技術而得到增強。

從本質上說，量子計算就是並行計算的終極目標，在攻克傳統計算機無法解決的難題方面有著巨大潛力。

無疑，量子計算已經開始成為下一次技術革命的核心，科技巨頭的布局也早已開始。

去年5月IBM開始測試量子處理器，谷歌計劃用雲計算形式提供量子計算服務，微軟還希望為量子計算創造編碼語言。

而Michael Mayberry對記者表示，從2015年開始，英特爾就與QuTech合作加快了量子計算的進展。

那麼，誰會是主導下一場技術革命的引領者？市場研究公司iHS半導體行業高級分析師何暉對記者表示，探索半導體的新材料和技術方向其實是晶片公司一直在做，但事實上目前整體市場仍處於新技術的試驗階段。

計算不再是「0」「1」遊戲

事實上，量子計算在過去一直都是學術領域的探索對象，實現量子信息的可靠處理則需要應對巨大的技術挑戰。

然而，隨著技術的發展，量子計算機成為了各家科技巨頭重點研發的對象。

「在英特爾設想的未來，經典計算通過專為特定負載而設計的各種互補技術而得到增強。

」Michael Mayberry對第一財經記者表示，從本質上說，量子計算就是並行計算的終極目標，在攻克傳統計算機無法解決的難題方面有著巨大潛力。

傳統計算機存儲並操作由 0 和 1 組成的數據，但量子計算機使用的則是量子比特（也稱量子位，qubit），利用量子現象來同時表示多個數據。

這將使得量子計算機可以用一種完全不同的方式進行計算，在以往只能進行一次運算的時間內實現並行的複雜運算。

比如說理論上，2個量子位的量子計算機，每一步可做到2的2次方，也就是4次運算，從某種意義上看，英特爾的這顆晶片一步就達到2的17次方，也就是131072次。

較之目前的普通晶片能力提升了幾萬倍。

Michael Mayberry對記者表示，英特爾預計量子計算有可能增強未來高性能計算機的能力。

科學家可以通過雲訪問量子系統，在此，它們將作為加速器，與支持至強處理器的伺服器以及其它經典計算系統一起運轉。

他向記者舉例，量子計算機可以模擬自然，以推進化學、材料科學和分子建模的研究，並且量子計算機可以協助創造一種新的催化劑來隔離二氧化碳、開發室溫超導體或發現新藥。

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試晶片的超導量子位，以及矽片中一個名為自旋量子位的替代類型，這些自旋量子位類似於一個電子電晶體，在很多方面都與傳統電晶體非常接近，並有可能通過相近的製程來製造。

英特爾認為，儘管量子計算機有望通過更高的效率和性能來解決一些問題，但是它們並不會完全取代傳統計算或神經形態計算等其它新興技術。

巨頭之間的研發較量

今年年初，《麻省理工科技評論》發布2017年全球十大突破性技術，實用型量子計算機便是其中之一，谷歌、IBM、英特爾和微軟這些科技巨頭是主要玩家。

美國《科學》雜誌2016年12月撰文指出，這些科技巨頭都在量子計算領域投入數千萬美元研發，並選擇了不同的量子計算技術，但沒有人知道，採用哪種量子邏輯位或量子位能造出實用的量子計算機。

該雜誌列舉了目前量子計算的五大流派，谷歌和IBM選擇了比較主流的超導迴路（Superconducting loops），量子計算初創企業ionQ選擇的是離子阱(Trapped ions),英特爾採用矽量子點(Silicon quantum dots),微軟和貝爾實驗室使用拓撲量子位(Topological qubits)，Quantum Diamond Technologies採用鑽石空位(Diamond vacancies)。

目前，被認為是量子計算領導者的谷歌，已製造出9量子位的機器，並計劃2017年底前造出49量子位的系統。

美國加州理工學院物理學家約翰·普瑞斯基爾（John Preskill）指出，目前超級計算機系統能完成5到20個量子比特的量子計算機所做的事情，但達到超過49個量子比特後，量子計算機的能力可以遠遠甩過超級計算機。

今年年初，IBM也宣布了一項新業務「IBM Q」，旨在向企業和科研單位提供一種商用化的量子計算平台。

5月，IBM稱已經建立並測試了兩個強大的量子計算平台：16量子位的「量子體驗」（Quantum Experience）通用計算機和一個17量子位的商業處理器原型，並希望在未來幾年實現50量子位或更高計算平台的目標。

在量子計算的競爭中，微軟的打法更偏，因為基於非阿貝爾任意子的拓撲量子比特（ topological qubits）根本就不是物體，它們是沿著不同物質邊緣遊動的准粒子。

目前，微軟已經投資了數個團隊進行嘗試，研究也取得了一定進展。

事實上，相比於其他公司，英特爾在量子計算等技術上實現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體公司，但隨著個人計算機銷量下滑、智慧型手機和其他移動設備崛起，英特爾正在受到更多廠商的挑戰。

從技術角度看，英特爾專注的矽量子點技術（silicon quantum dots），也被稱作「人造原子」。

一個量子點量子位是一塊極小的材料，像在原子中一樣，裡面電子的量子態可以用 0 或 1 來表示。

不過，不同於離子和原子，量子點不需要雷射困住。

「我們預計量子計算有可能增強未來高性能計算機的能力。

科學家可以通過雲訪問量子系統，在此，它們將作為加速器，與支持至強處理器的伺服器以及其它經典計算系統一起運轉。

請記住，設計、建模、構建並運行這些系統需要龐大的計算能力。

」Michael Mayberry對記者如是說。

「正如人工智慧，量子計算的概念出現已經有很多年了，直到現在才有一些雛形，從產品角度，仍需要時間驗證。

」何暉對記者說。