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

编者按：本文来自微信公众号“一财科技”（ID：ChinaChanceClub），作者：李娜 来莎莎；36氪经授权发布。

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。