一起來看看英特爾最新型17量子位超導(dǎo)計算芯片

英特爾近日宣布攜手荷蘭研發(fā)合作伙伴QuTech成功測試17量子位超導(dǎo)計算芯片。這款全新超導(dǎo)計算芯片由英特爾制造并采用獨(dú)特的設(shè)計，以期提高產(chǎn)量和性能。

這款芯片展示了英特爾和QuTech在研究和開發(fā)量子計算系統(tǒng)工作中所取得的快速進(jìn)展。它還凸顯了材料科學(xué)和半導(dǎo)體制造在實(shí)現(xiàn)量子計算方面的重要性。

從本質(zhì)上說，量子計算就是并行計算的終極目標(biāo)，有著攻克傳統(tǒng)計算機(jī)無解難題的巨大潛力。量子計算機(jī)可以模擬自然，以推進(jìn)化學(xué)、材料科學(xué)和分子建模的研究。例如，量子計算機(jī)可以協(xié)助創(chuàng)造一種新的催化劑來隔離二氧化碳、開發(fā)室溫超導(dǎo)體或發(fā)現(xiàn)新藥。

然而，盡管取得了很多實(shí)驗(yàn)性的成果與推論，構(gòu)建能夠保證精準(zhǔn)輸出的、可行的、且大規(guī)模的量子系統(tǒng)仍然存在很多固有的挑戰(zhàn)。如何使量子位（量子計算的構(gòu)建塊）統(tǒng)一和穩(wěn)定就是其中一個障礙。

量子位極為脆弱，任何噪聲、甚至無意的觀測都會導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。這種脆弱性要求它們必須在20毫開爾文的溫度下運(yùn)行——比外太空還要冷250倍。這種極端的操作環(huán)境使量子位封裝成為決定性能和功能的關(guān)鍵。位于俄勒岡的英特爾組件研究事業(yè)部（CR）以及位于亞利桑那的組裝測試與技術(shù)開發(fā)（ATTD）團(tuán)隊不斷突破芯片設(shè)計和包裝技術(shù)的極限，以應(yīng)對量子計算的獨(dú)特挑戰(zhàn)。

英特爾攜手荷蘭研發(fā)合作伙伴QuTech

成功測試17量子位超導(dǎo)計算芯片

這款全新17量子位測試芯片體積約定于一枚25美分的硬幣（相當(dāng)于人民幣1元硬幣），且在一個約30mm ×2 mm的體積內(nèi)封裝，其改進(jìn)的設(shè)計特點(diǎn)包括：

新架構(gòu)：

能夠提高可靠性、熱力性能并降低量子位之間射頻（RF）干擾。

可擴(kuò)展的互聯(lián)方案：

使芯片的輸出輸入信號能力比芯片線焊方式提高10-100倍。

先進(jìn)的制程、材料和設(shè)計：

讓英特爾封裝能夠針對量子集成電路進(jìn)行縮放，以適應(yīng)相對傳統(tǒng)芯片大得多的量子集成電路。

英特爾公司副總裁兼英特爾研究院院長Michael Mayberry表示：

我們的量子研究已經(jīng)發(fā)展到基于領(lǐng)先的制程工藝，不斷研制量子測試芯片, 通過合作伙伴QuTech模擬量子算法負(fù)載。英特爾在制造、控制電子和架構(gòu)方面的專長使我們脫穎而出，從神經(jīng)元計算到量子計算，我們正在開拓新的計算模式。

2015年開始，英特爾與學(xué)術(shù)界合作伙伴QuTech的合作加快了量子計算的進(jìn)展。從那時起，雙方的合作樹立了一個又一個里程碑——從展示集成了低溫CMOS控制系統(tǒng)的關(guān)鍵電路模塊，到在英特爾300毫米制程技術(shù)上開發(fā)自旋量子位制造流程，再到為超導(dǎo)量子位開發(fā)獨(dú)特的封裝解決方案。這一合作大大縮短了從設(shè)計到制造，直至測試的整個周期。

來自QuTech的Leo DiCarlo教授表示：

憑借這個測試芯片，我們將專注于連接、控制、測量多個糾纏量子位，從而實(shí)現(xiàn)一個錯誤修正方案和邏輯量子位。這項工作將使我們對量子計算有更多更新的見解，從而塑造下一個發(fā)展階段。

英特爾與學(xué)術(shù)界合作伙伴QuTech合作

推進(jìn)量子計算和摩爾定律的發(fā)展

推進(jìn)量子計算系統(tǒng)：

英特爾和QuTech在量子計算方面的合作遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了超導(dǎo)量子位設(shè)備的開發(fā)和測試。雙方的合作覆蓋整個量子系統(tǒng)——或“堆棧”——從量子位設(shè)備到控制這些設(shè)備以及量子應(yīng)用所需的硬件和軟件架構(gòu)。所有的這些元素在將量子計算從研發(fā)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的過程中都起著至關(guān)重要的作用。

此外，與其它廠商不同，英特爾正在研究多種量子位類型。其中包括納入這款最新測試芯片的超導(dǎo)量子位，以及硅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于一個電子晶體管，在很多方面都與傳統(tǒng)晶體管非常接近，并有可能通過相近的制程來制造。

盡管量子計算機(jī)有望通過更高的效率和性能來解決一些問題，但是它們并不會完全取代傳統(tǒng)計算或神經(jīng)形態(tài)計算等其它新興技術(shù)。我們需要摩爾定律帶來的技術(shù)進(jìn)步，這樣才能發(fā)明并開拓這些新興科技。

英特爾的投資不僅是為了發(fā)明新的計算方式，也是在推進(jìn)摩爾定律的發(fā)展，使未來的一切成為可能。