重磅進展，Intel已能夠生產量子芯片硅晶圓

據微信公眾號“半導體行業觀察”6月12日消息，去年，英特爾向量子計算的商業化邁出了一小步，拿出了17個量子位超導芯片，隨後CEO Brian Krzanich在CES 2018上展示了一個具有49個量子位的測試芯片。與此前在英特爾的量產努力不同，這批最新的晶圓專注於自旋量子位而非超導量子位。這種二次技術仍然落後於超導量子力度，但可能更容易擴展。

展望未來，英特爾現在每週能夠生產多達五片硅晶片，其中包含多達26個量子位的量子芯片。這一成就意味着英特爾大幅增加了現有量子器件的數量，並可望在未來幾年穩步增加量子比特數。英特爾量子硬件總監Jim Clarke接受採訪時透露，目前用於小規模生產的技術最終可能會擴展到超過1000個量子位。由於温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芯片上的量子位數。

目前，每個晶圓都由量子點組成，必須仔細切片，以便每個芯片以適當數量的量子位結束。由於缺陷和物理限制，完成的芯片最終可能有3,7,11或26個量子位。無論哪種類型的量子計算佔上風，英特爾的目標是構建一個可以擴展超過100萬個量子位的架構。這將允許使用相同的基本結構，但改進的量子位Overtime，而不必在每次產生新的量子突破時回到原點。

根據克拉克的説法，“5年內有1000個量子位不是不合理的。”他比較了世界上第一塊集成電路和僅含2500個晶體管的英特爾4004處理器之間的時間。在量子技術方面，克拉克認為英特爾可能在10年內達到100萬個量子位，但他表示在這方面他可能會有點樂觀。

尚待解決的挑戰之一是操作量子處理器所需的極端寒冷的温度。由於温度需要儘可能保持接近絕對零度，量子計算機的性能需要遠遠高於傳統硅，以使其具有成本效益。着技術的進步，其實用性將迅速提高。

英特爾量子芯片的里程碑

在今年的CES上，英特爾向研究合作伙伴交付全新研製的49量子位測試芯片“Tangle Lake”，該芯片以美國阿拉斯加的湖泊命名，用來代表量子位運行所需要的極低温度，這一進展也被許多人視作英特爾正接近實現“量子霸權”的目標。

英特爾將超導量子計算測試芯片的量子位從7、17提高到49（從左到右）

“49”是這次英特爾突破性進展裏繞不過的數字：“49”距離“量子霸權”僅一步之遙。

“量子霸權”（quantum supremacy）這個術語是由加州理工量子理論學家John Preskill在2012年創造的，指的是當量子計算機發展到50量子位的時候，其計算能力將超過世界上任何計算機，能解決任何計算機解決不了的問題。

英特爾副總裁Michael Mayberry則選擇從科學的角度來解釋。

《IEEE綜覽》提到，Mayberry認為，從科學的角度來看50量子位是一個有趣的情況，達到50量子位時，就沒有辦法完全預測或模擬芯片的量子行為。

IBM則提到，在大約50量子位的情況下，現有計算量子振幅的方法，要麼需要太多的計算，要麼需要的存儲比目前任何超級計算機上可用的還要多。

不過對於任何人而言，想要實現量子計算的商用目標還有很長的路要走。

一方面，量子位十分脆弱，任何噪音或者干擾都可能導致數據丟失。英特爾指出，量子位要在極度低温下運行，約零下273攝氏度。

另一方面，現在49量子位或者50量子位還遠遠不夠。

英特爾預計，未來5到7年的時間內，研究人員能夠達到1000量子位系統的目標。1000看似很多，然而許多專家認為，從商業角度來看至少需要達到100萬。

英特爾CTO：

量子計算大規模商業化還需十年

作為英特爾的科技創新引擎，英特爾研究院致力於推動影響未來的前瞻性技術研發。

英特爾公司高級副總裁、首席技術官兼英特爾研究院院長Michael Mayberry 在接受媒體採訪時強調，量子計算是英特爾非常重視的一個研究領域，英特爾認為量子計算和未來發展方向是相吻合的，所以英特爾在這方面的研究已經做好了準備。

但在問到量子位數量是否越多好的時候，Michael Mayberry表示，人們通常會比較關注於量子位的數量，但是對於每個量子位上面做的操作數量反而關注的不夠。比如説有一堆的量子位，每個量子位都要先啓動到一個可操作的狀態，哪個有生命期，先啓動一個或者兩個，把它糾纏起來。在啓動的過程中，系統還沒有完全啓動那麼多的量子位達到生命期的時候，你可以用了開始啓動的那幾個（量子位）的時間。所以，最後整個系統的生命期和單個量子位的生命期不是一個指標。

很多IT廠商都在談論量子計算，但是從實際角度出發，量子計算離我們還很遠。Michael Mayberry認為，量子計算真正地實現大規模商業化還需要有十年時間。他形容英特爾在量子計算領域的佈局只是馬拉松長跑中的第一英里。未來他們還有很多的事情要做：

第一，不管量子位做得有多好，英特爾都認為它還是不足以好到完美，需要有糾錯方面的工作，以確保量子位有足夠長的生命期，長到它能夠完成一些有意義的算法或者説是計算；

第二，需要有在本地對量子位的控制，而不是通過長長的纜線、遙遠地加以控制；

第三，是路徑安排，怎麼能夠把這些量子位真正地放到一個物理的量子位系統當中，給它把路由做出來，做一個算法，有時候是直着走，有時候是要跳轉着走；

第四，是量子位之間的連接，需要把量子位連接起來，形成一個比較有規模的系統，這也是一個很大的挑戰。

謂商業上的有用性，怎麼樣才叫有用？Michael Mayberry解釋道，我們沒有廣泛的共識，各個公司觀點不盡相同，我們都承認，五年之後這個系統可能跑在1000個量子位之上，十年可能達到100萬量子位，簡單來説100萬個量子位肯定是要比1000個或者我們現在能做的50個量子位要有用，但是到底樣的什麼東西才叫有用，我們很難來解讀。

雖説“量子計算能夠到處被加以使用”這個目的離我們非常遠，但是，可以先把量子計算用來解決常規計算很難以解決的問題。Michael Mayberry舉了兩個例子：模擬材料、汽車催化劑。