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就像跑车拥堵在交通中一样,英特尔认为要实现量子实用性还有四大挑战。

作者:FZ09 来源: 更新时间:2021-01-06 00:56:22

有什么比超级计算机更快?在众多新技术中,量子计算显然是一个强大的竞争对手。

量子计算具有计算速度快、检测灵敏度高、保护重要的数字信息等功能,与当前数据中心、云环境、PC等设备中的数字计算不同,量子计算是突破传统计算禁区的一种新的计算模式。

50个纠缠量子位元比任何超级计算机都能获得更多的态,如果我们有300个纠缠量子位元,我们所代表的态比宇宙中的原子数还要多。12月4日,英特尔研究所(IntelResearchInstitute)量子应用和架构主任阿内马苏拉(Annematsuura)在英特尔研究所(IntelInstitute)的在线开放日(OnlineInstitute)上表示,量子计算应用广泛,包括设计药物和模拟自然环境,以推进化学、材料科学和分子建模领域的研究。

为了挖掘量子计算的潜力,英特尔在2015年启动了一个合作研究项目,旨在开发商业上可行的量子计算系统。然而,从实际情况来看,实现量子应用的登陆需要时间。

量子计算使用量子比特,但是量子比特非常脆弱。目前,只有100位,甚至数千位。没有办法建造一台商用量子计算机。我们至少需要数以百万计的量子位元,并解决四大挑战。第一个挑战,安妮说,是如何提高量子位元的质量和测试时间。

扩大量子的挑战是如何大规模生产高质量的量子位元。小量子计算系统中使用的量子比特的质量远远不足以满足商业量子系统的需要。这个行业需要足够长和足够连接的量子比特,以扩展到包含数百万量子位的商业级量子计算机,以便在实际应用中执行有效的量子程序或量子算法。安妮说,英特尔目前正尝试使用量子低温探测器(Cryoproer),以帮助快速测试工厂CMOS晶片上的量子位元。

量子计算的第二个挑战是量子比特控制。目前,量子比特主要由许多帧(架)控制电路控制,这些控制电路通过复杂的布线连接到量子位元,并放置在低温冰箱中,以防止热噪声和电噪声影响脆弱的量子位元。对于商用量子计算系统,需要在量子比特室(QubitRoom)中引入数百万根导线。

为此,英特尔推出了第二代低温控制芯片Horseridgeii,以突破量子计算的可扩展性瓶颈,量子计算具有操作和读取量子比特态的能力。

英特尔研究公司(IntelResearch)的量子硬件研究主管Jimclarke说:仅仅增加量子位数而不解决由此产生的布线复杂性,就像拥有一辆跑车,但它总是拥堵在交通中。英特尔支持可扩展互连的低温量子比特控制芯片技术可以提高保真度,降低功率输出。在没有交通堵塞的集成量子电路的发展上又向前迈出了一步。

第三个挑战是纠错。全面的纠错需要几十个量子位才能形成逻辑量子位,数百万量子位才能建立商业量子系统。在此期间,需要抗噪声量子算法和误差抑制技术来帮助在小量子位系统上运行这些算法。

第四个挑战是,量子计算是一种新型的计算,程序的运行方式完全不同,因此有必要开发量子软件、硬件和应用程序。安妮说,这意味着从应用程序、编译器、量子比特控制处理器、控制电路到量子芯片设备,整个量子计算堆栈都需要新的组件。

英特尔表示,它正与荷兰的Delft科技大学、tnodelft和其他公司在量子计算领域合作,共同打造更高质量的量子位元,以迎接这一挑战。