從傳統晶片巨頭轉向量子電腦的Intel推出比鉛筆橡皮擦還小的新型晶片

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這張照片展示了英特爾在鉛筆橡皮上新的量子計算晶片

本篇來自合作媒體 雷鋒網 ,INSIDE 授權轉載。

英特爾近來在量子計算的商業化上有了一些新的進展,繼去年十月宣布推出一款 17-qubit(量子單位)的超導晶片之後,CES 2018 上 CEO Brian Krzanich 又展示了一個具有 49 個量子位元的測試晶片。近日,英特爾研究人員正在測試一種微小的新型「自旋量子位元」晶片,這款晶片比鉛筆的橡皮擦還小,是目前英特爾最小的量子計算晶片,這也是英特爾量子電腦向前邁進的標誌。

這張照片展示了英特爾在鉛筆橡皮上新的量子計算晶片

與此前在英特爾的量產的量子晶片不同,最新的晶圓專注於自旋量子位元而非超導量子位元,這種二次技術雖落後於超導量子力度,但更容易擴展。據了解,英特爾微小的新自旋量子位元晶片的量子位元元非常小,大約 50nm,僅在電子顯微鏡下可見,約 1500 個量子位元元與人的一根頭髮直徑相當,這意味著英特爾未來的量子電腦晶片可能會包含數千甚至上百萬的量子位元元,也將比如今最快的超級電腦更強大。

另外,新的自旋量子晶片運行在量子計算所需的極低溫度下(約華氏零下 460 度),自旋量子晶片不包含電晶體,但是可以容納單個電子的量子位元。單電子的行為可以同時處於多個自旋態,比現在的電晶體具有更強的計算能力,也是量子計算的基礎。

雷鋒網了解到,這款新的量子晶片由位於美國俄勒岡州的英特爾 D1D Fab 生產,使用的技術與生產了數十億傳統電腦晶片的成熟工藝相同。目前,英特爾現在每週能夠生產五片矽晶片,其中包含多達 26 個量子位元的量子晶片。隨著英特爾大幅增加了量子設備的數量,可望在未來幾年穩步增加量子量子晶片的位元數。

英特爾量子硬體總監 Jim Clarke 接受采訪時透露,用於小規模生產的技術最終可能會擴展到生產超過 1000 個量子位元的晶片。目前,每個晶圓都由量子點組成,必須仔細切片,以便每個晶片得到適當數量的量子位元。由於缺陷和物理限制,最終的晶片可能有 3、7、11 或 26 個量子位元。但由於溫度波動引起的膨脹和收縮限制使得工程師不能簡單地擴展晶片上的量子位元數。

當然,無論哪種類型的量子計算更具優勢,英特爾的目標是建立一種可以擴展到超過 100 萬量子位元的架構。英特爾的目標是構建一個可以擴展超過 100 萬個量子位元的架構,這將允許使用相同的基本結構,在有一項新的量子突破時,不必再每次回到原點。

不過 Clarke 還表示,「5 年內實現 1000 個量子位元不是不合理的。」他用了世界上第一塊集成電路和僅含 2500 個電晶體的英特爾 4004 處理器的時間差作為對比。在量子技術方面,需要想像一下在 20 世紀 60 年代,Clarke 認為英特爾可能在 10 年內達到 100 萬個量子位元,但他同時表示在這方面他可能會有點樂觀。

其中,尚待解決的一大挑戰是量子處理器所需的極端寒冷的溫度。由於溫度需要盡可能保持接近絕對零度,量子電腦的性能需要遠遠高於傳統矽晶片電腦,才具有成本效益。單獨而言,量子處理器的能效比不高,但其輸出可能成倍增加,隨著技術的進步,量子計算晶片的實用性將迅速提高。

最後需要說明的是,英特爾、IBM、谷歌在量子計算上想要實現的目標需要一定的時間才能得到理解。不過量子計算設備的大規模生產可以從根本上改變我們對傳統矽晶片的看法,量子技術雖然不一定代替傳統硬體,但可以解決很多難以解決的難題,否則這將無法理解。

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