在谷歌、微軟相繼投入量子計(jì)算機(jī)研發(fā)后，于當(dāng)?shù)貢r(shí)間12月21日，英特爾宣布：要用硅材料來開發(fā)量子計(jì)算機(jī)。
比起常規(guī)的計(jì)算機(jī)，量子計(jì)算機(jī)的計(jì)算處理能力能提升百億億倍。量子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)將會(huì)給其他的研究方向，比如氣候模擬、藥物研究、以及材料科學(xué)帶來巨大的進(jìn)步。
目前，IBM、微軟、谷歌都已經(jīng)公布了自己的量子計(jì)算機(jī)開發(fā)計(jì)劃，包括量子計(jì)算機(jī)中的組件，這些組件使用的材料與當(dāng)今計(jì)算機(jī)所使用的不同。
谷歌是外界公認(rèn)的量子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊。谷歌進(jìn)入量子計(jì)算的路徑是：極小的超導(dǎo)電路。原理是用一股無電阻電流沿電流回路來回振蕩，注入的微波信號使電流興奮，從而讓它進(jìn)入疊加態(tài)。目前，谷歌已制造出9量子比特的機(jī)器，并計(jì)劃明年增加至 49 量子比特。這是一個(gè)極為關(guān)鍵的門檻。有學(xué)者預(yù)計(jì)，在50量子比特左右，量子計(jì)算機(jī)就能達(dá)到“量子霸權(quán)”(quantum supremacy)。
微軟不久前也公布了自己的開發(fā)路徑。它的選擇是拓?fù)淞孔颖忍丶夹g(shù)。原理是電子通過半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)時(shí)會(huì)出現(xiàn)準(zhǔn)粒子，它們的交叉路徑可以用來編寫量子信息。
與上述兩大家選擇的技術(shù)路徑不同，英特爾公布的方案稱，公司正在努力吸收現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的處理能力，也就是利用硅晶體管的能力來制造量子計(jì)算機(jī)。
英特爾在美國俄勒岡州波特蘭擁有一支量子硬件工程師團(tuán)隊(duì)，他們正與荷蘭代爾夫特理工大學(xué)QuTech量子研究所的研究人員展開合作。去年，雙方共同成立了規(guī)模5000萬美元的項(xiàng)目。本月早些時(shí)候，英特爾報(bào)告稱，他們現(xiàn)在可以在芯片工廠中，將量子計(jì)算機(jī)所需的超純硅層加到標(biāo)準(zhǔn)芯片上。
這種戰(zhàn)略讓英特爾在眾多研究量子位的工業(yè)和學(xué)術(shù)團(tuán)體中表現(xiàn)突出。量子計(jì)算機(jī)的基本單元是量子位。其他公司利用超導(dǎo)電路去實(shí)現(xiàn)量子位，但這樣的量子位數(shù)量有限。英特爾的新技術(shù)在這一方面更進(jìn)一步。
量子計(jì)算機(jī)需要數(shù)千或數(shù)百萬的量子位才能得以廣泛應(yīng)用。英特爾量子硬件總監(jiān)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人吉姆·克拉克(Jim Clarke)認(rèn)為硅量子位更能達(dá)到這一點(diǎn)。“用數(shù)十億相同的晶體管制造常規(guī)芯片的技術(shù)和設(shè)備，可以完善和擴(kuò)展硅量子位，從而讓其快速計(jì)算。” 克拉克說。
在量子性質(zhì)中，英特爾硅量子代表的數(shù)據(jù)，是指被現(xiàn)有商用芯片中修正的晶體管捕獲的單個(gè)電子“自旋”。
“希望在于，如果我們制造最好的晶體管，那么通過一些材料和設(shè)計(jì)的改變，我們可以做出最好的量子位。”克拉克說。
采用硅晶體管開發(fā)量子位的另一方面原因在于，相對于超導(dǎo)材料，硅量子位的可靠性更好。根據(jù)谷歌研究員此前發(fā)布的論文，目前，所有的量子位都容易出錯(cuò)，原因是它們用的非常弱的量子效應(yīng)來處理效果。即使是控制設(shè)備的噪音，也能在遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足一微秒的瞬間擾亂量子疊加。
與英特爾一起開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)芯片上的硅量子工藝的公司，包括材料公司Urenco和Air Liquide。“要獲得數(shù)十萬的量子位，我們需要非常可能的工程技術(shù)，這會(huì)是半導(dǎo)體行業(yè)的標(biāo)志。” 澳大利亞新南威爾士大學(xué)研究硅片量子比特的安德魯·迪扎克(Andrew Dzurak)在接受《MIT科技評論》采訪時(shí)稱。
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