英特爾正在測(cè)試僅為50nm的最小自旋量子位芯片

英特爾近來在量子計(jì)算的商業(yè)化上有了一些新的進(jìn)展，繼去年十月宣布推出一款17-qubit（量子單位）的超導(dǎo)芯片之后，CES 2018上CEO Brian Krzanich又展示了一個(gè)具有49個(gè)量子位的測(cè)試芯片。近日，雷鋒網(wǎng)消息，英特爾研究人員正在測(cè)試一種微小的新型“自旋量子位”芯片，這款芯片比鉛筆的橡皮擦還小，是目前英特爾最小的量子計(jì)算芯片，這也是英特爾量子計(jì)算機(jī)向前邁進(jìn)的標(biāo)志。

這張照片展示了英特爾在鉛筆橡皮上新的量子計(jì)算芯片

與此前在英特爾的量產(chǎn)的量子芯片不同，最新的晶圓專注于自旋量子位而非超導(dǎo)量子位，這種二次技術(shù)雖落后于超導(dǎo)量子力度，但更容易擴(kuò)展。據(jù)了解，英特爾微小的新自旋量子位芯片的量子比特非常小，大約50nm，僅在電子顯微鏡下可見，約1500個(gè)量子比特與人的一根頭發(fā)直徑相當(dāng)，這意味著英特爾未來的量子計(jì)算機(jī)芯片可能會(huì)包含數(shù)千甚至上百萬(wàn)的量子比特 ，也將比如今最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)更強(qiáng)大。

另外，新的自旋量子芯片運(yùn)行在量子計(jì)算所需的極低溫度下（約華氏零下460度），自旋量子芯片不包含晶體管，但是可以容納單個(gè)電子的量子位。單電子的行為可以同時(shí)處于多個(gè)自旋態(tài)，比現(xiàn)在的晶體管具有更強(qiáng)的計(jì)算能力，也是量子計(jì)算的基礎(chǔ)。

雷鋒網(wǎng)了解到，這款新的量子芯片由位于美國(guó)俄勒岡州的英特爾D1D Fab生產(chǎn)，使用的技術(shù)與生產(chǎn)了數(shù)十億傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)芯片的成熟工藝相同。目前，英特爾現(xiàn)在每周能夠生產(chǎn)五片硅晶片，其中包含多達(dá)26個(gè)量子位的量子芯片。隨著英特爾大幅增加了量子設(shè)備的數(shù)量，可望在未來幾年穩(wěn)步增加量子量子芯片的比特?cái)?shù)。

英特爾量子硬件總監(jiān)Jim Clarke接受采訪時(shí)透露，用于小規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)最終可能會(huì)擴(kuò)展到生產(chǎn)超過1000個(gè)量子位的芯片。目前，每個(gè)晶圓都由量子點(diǎn)組成，必須仔細(xì)切片，以便每個(gè)芯片得到適當(dāng)數(shù)量的量子位。由于缺陷和物理限制，最終的芯片可能有3、7、11或26個(gè)量子位。但由于溫度波動(dòng)引起的膨脹和收縮限制使得工程師不能簡(jiǎn)單地?cái)U(kuò)展芯片上的量子位數(shù)。

當(dāng)然，無論哪種類型的量子計(jì)算更具優(yōu)勢(shì)，英特爾的目標(biāo)是建立一種可以擴(kuò)展到超過100萬(wàn)量子位的架構(gòu)。英特爾的目標(biāo)是構(gòu)建一個(gè)可以擴(kuò)展超過100萬(wàn)個(gè)量子位的架構(gòu)，這將允許使用相同的基本結(jié)構(gòu)，在有一項(xiàng)新的量子突破時(shí)，不必再每次回到原點(diǎn)。

不過Clarke還表示，“5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)1000個(gè)量子位不是不合理的。”他用了世界上第一塊集成電路和僅含2500個(gè)晶體管的英特爾4004處理器的時(shí)間差作為對(duì)比。在量子技術(shù)方面，需要想象一下在20世紀(jì)60年代，Clarke認(rèn)為英特爾可能在10年內(nèi)達(dá)到100萬(wàn)個(gè)量子位，但他同時(shí)表示在這方面他可能會(huì)有點(diǎn)樂觀。

其中，尚待解決的一大挑戰(zhàn)是量子處理器所需的極端寒冷的溫度。由于溫度需要盡可能保持接近絕對(duì)零度，量子計(jì)算機(jī)的性能需要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)硅芯片計(jì)算機(jī)，才具有成本效益。單獨(dú)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(shù)的進(jìn)步，量子計(jì)算芯片的實(shí)用性將迅速提高。

最后需要說明的是，英特爾、IBM、谷歌在量子計(jì)算上想要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)需要一定的時(shí)間才能得到理解。不過量子計(jì)算設(shè)備的大規(guī)模生產(chǎn)可以從根本上改變我們對(duì)傳統(tǒng)硅片的看法，量子技術(shù)雖然不一定代替?zhèn)鹘y(tǒng)硬件，但可以解決很多難以解決的難題，否則這將無法理解。

 雷鋒網(wǎng)編譯報(bào)道,via techspot，businesswire，intel

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