Intel測試最小自旋量子位芯片：只有50nm

Intel近來在量子計算的商業(yè)化上有了一些新的進展，繼去年十月宣布推出一款17-qubit（量子單位）的超導(dǎo)芯片之后，CES 2018上CEO Brian Krzanich又展示了一個具有49個量子位的測試芯片。

現(xiàn)在，Intel研究人員正在測試一種微小的新型“自旋量子位”芯片，這款芯片比鉛筆的橡皮擦還小，是目前Intel最小的量子計算芯片，這也是Intel量子計算機向前邁進的標志。

這張照片展示了Intel在鉛筆橡皮上新的量子計算芯片

與此前在Intel的量產(chǎn)的量子芯片不同，最新的晶圓專注于自旋量子位而非超導(dǎo)量子位，這種二次技術(shù)雖落后于超導(dǎo)量子力度，但更容易擴展。

據(jù)了解，Intel微小的新自旋量子位芯片的量子比特非常小，大約50nm，僅在電子顯微鏡下可見，約1500個量子比特與人的一根頭發(fā)直徑相當。

這意味著，Intel未來的量子計算機芯片可能會包含數(shù)千甚至上百萬的量子比特 ，也將比如今最快的超級計算機更強大。

另外，新的自旋量子芯片運行在量子計算所需的極低溫度下（約華氏零下460度），自旋量子芯片不包含晶體管，但是可以容納單個電子的量子位。

單電子的行為可以同時處于多個自旋態(tài)，比現(xiàn)在的晶體管具有更強的計算能力，也是量子計算的基礎(chǔ)。

這款新的量子芯片由位于美國俄勒岡州的Intel D1D Fab生產(chǎn)，使用的技術(shù)與生產(chǎn)了數(shù)十億傳統(tǒng)計算機芯片的成熟工藝相同。

目前，Intel每周能夠生產(chǎn)五片這樣的硅晶圓，其中包含多達26個量子位的量子芯片。隨著Intel大幅增加了量子設(shè)備的數(shù)量，可望在未來幾年穩(wěn)步增加量子量子芯片的比特數(shù)。

Intel量子硬件總監(jiān)Jim Clarke接受采訪時透露，用于小規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)最終可能會擴展到生產(chǎn)超過1000個量子位的芯片。

目前，每個晶圓都由量子點組成，必須仔細切片，以便每個芯片得到適當數(shù)量的量子位。

由于缺陷和物理限制，最終的芯片可能有3、7、11或26個量子位，但由于溫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(shù)。

當然，無論哪種類型的量子計算更具優(yōu)勢，Intel的目標是建立一種可以擴展到超過100萬量子位的架構(gòu)。這將允許使用相同的基本結(jié)構(gòu)，在有一項新的量子突破時，不必再每次回到原點。

不過Clarke還表示：“5年內(nèi)實現(xiàn)1000個量子位不是不合理的。”

他用了世界上第一塊集成電路和僅含2500個晶體管的Intel4004處理器的時間差作為對比。在量子技術(shù)方面，需要想象一下在20世紀60年代，Clarke認為Intel可能在10年內(nèi)達到100萬個量子位，但他同時表示在這方面他可能會有點樂觀。

其中，尚待解決的一大挑戰(zhàn)是量子處理器所需的極端寒冷的溫度。

由于溫度需要盡可能保持接近絕對零度，量子計算機的性能需要遠遠高于傳統(tǒng)硅芯片計算機，才具有成本效益。

單獨而言，量子處理器的能效比不高，但其輸出可能成倍增加，隨著技術(shù)的進步，量子計算芯片的實用性將迅速提高。

最后需要說明的是，Intel、IBM、Google在量子計算上想要實現(xiàn)的目標需要一定的時間才能得到理解，不過量子計算設(shè)備的大規(guī)模生產(chǎn)可以從根本上改變我們對傳統(tǒng)硅片的看法。量子技術(shù)雖然不一定代替?zhèn)鹘y(tǒng)硬件，但可以解決很多難以解決的難題，否則這將無法理解。