Intel 发布首款低温控制芯片，将加快商用量子系统开发

雷锋网注：Intel 研究院首席工程师 Stefano Pellerano 手持 Horse Ridge  芯片。这款全新低温控制芯片将加快全栈量子计算系统的开发步伐，标志着商业上可行的量子计算机发展到新的里程碑。 雷锋网消息，12 月 9  日，Intel 宣布推出“Horse Ridge”首款低温控制芯片，以加快全栈量子计算系统的进一步开发和测试。对于这款芯片的问世，Intel 量子硬件总监  Jim Clake 说道：虽然人们非常重视量子位本身，但同时控制多个量子位仍是业界的一大挑战。Intel  认识到，量子控制是大规模商用量子系统开发过程中的核心环节，这也是 Intel 投资量子纠错和控制技术的原因。通过 Horse Ridge， Intel  开发了一个可扩展的控制系统，能够大大加快测试速度并实现量子计算的潜力。Horse Ridge 的里程碑意义根据 Intel 官方的说法，Horse  Ridge 由 Intel 和 QuTech（QuTech 为 荷兰国家应用科学院与 荷兰代尔夫特工业大学联合创立的量子研究中心）共同打造；采用的是  Intel 22 纳米 FinFET 技术。作为首款低温控制芯片，Horse Ridge 能够在大约 4 开尔文的低温下工作。直观上来说，4  开尔文仅比绝对零度高一点点，其温度之低，几乎让原子停止运动。有趣的是，这款芯片的代号，即 Horse  Ridge，正是美国俄勒冈州最冷的一个地区。雷锋网注：Intel 量子计算实验室中的量子计算冰箱内部照片，该实验室位于俄勒冈州希尔斯伯勒抛开 Horse  Ridge 在低温方面的优势，Intel 还在声明中将其称之为“实现量子计算实用性的重要里程碑”，这是因为 Horse Ridge  可以帮助人们更快地从量子理论过渡在量子实用性。就目前的情况而言，研究人员大多都致力于构建小规模的量子系统，以证明量子设备的潜力。他们依靠现有的电子工具和高性能计算机架级仪器，将量子系统与传统计算设备相连，但如果要控制量子处理器，则需要数百根连接线。然而，这样广泛的控制布线将会束缚量子系统的能力。但  Horse Ridge 的出现让上述问题有了解决方案，Intel 从根本上简化了运行量子系统所需的控制电子设备——我们可以把 Horse Ridge  看成是高度集成的混合信号系统芯片，它可将数百根连接电缆简化为在量子设备附近运行的单个一体化套件，有效地降低了量子控制工程的复杂性。也就是说，通过  Horse Ridge，Intel  能够使量子系统扩展到证明量子实用性所需要的成百上千个量子位，从而实现商业可行的量子解决方案所需的数百万个量子位。Intel 还表示，控制芯片的制造在  Intel  内部完成，将极大地提高了公司在设计、测试和优化商业上可行的量子计算机的能力。不断突破的量子计算由于量子计算机有助于解决当今经典计算机不可能解决的计算问题，包括模拟医疗药物和材料科学中使用真实分子的复杂性、优化金融投资绩效等，近年来，许多巨头已经投身这一领域并取得了不俗的成绩。实际上，今年关于量子计算的新进展就不少。今年  9 月 18 日，IBM 在纽约举行了新量子计算中心的开幕仪式。这家新中心本质上是 IBM 量子计算机的数据中心，它配备了 5 台 20  量子位的量子计算机，10 月份量子计算机的数量增长到了 14 台，其中就包括世界上第一台 53  位量子计算机——这是迄今为止可供外部使用的最大的通用量子计算机。相比之下，在这一领域造成更大轰动的，是 9 月下旬的 Google  “实现量子霸权（quantum supremacy）”事件——Google 称，Google 的量子计算机相对于传统架构计算机有着绝对优势——Google  量子计算机只需花 3 分 20 秒来完成计算任务，目前世界排名第一的超级计算机 Summit 要耗时 1 万年。雷锋网注：上图为 Sundar  Pichai 与 Google 量子计算机为此，Google CEO Sundar Pichai  还专门撰写了一篇文章来谈论“量子计算里程碑的意义”；他声称：对于我们从事科学技术工作的人们来说，这项工作正是我们一直在等待的「hello，world」，是迄今为止使量子计算成为现实的最有意义的里程碑。量子计算从今天的实验室试验到未来的实际应用可能还有很长的路要走，但这项工作的意义在于，它代表了量子计算世界的“一个可能的时刻”（a  moment of possibility）。除了 Sundar Pichai 的文章外，Google 量子人工智能实验室首席科学家 John  Martinis  与 Sergio Boixo  还联合发表了一篇关于「量子优越性」的技术博客，简要介绍了他们的工作内容，包括实验、处理器硬件、测试、应用以及接下来的目标。据悉，微软与亚马逊也已经加入该战场，但由于没有自己的量子硬件，这两家公司只能从外部为技术切入，试图将量子计算这一新兴领域转变为一项可以通过互联网访问的服务：微软在  11 月的 Ignite 大会上宣布了一项名叫 Azure Quantum  的云计算服务；它将微软先前发布的量子编程工具与云服务集成，使编码人员可以在模拟量子硬件或真实的量子计算机上运行量子代码。亚马逊在 12 月的   AWS re:Invent 上推出了 Amazon Braket 的预览版；它还表示， “AWS 量子计算中心”（AWS Quantum  Solutions  Lab）的创建工作正在进行中，这是一个位于加州理工学院附近的物理实验室，将汇集世界领先的量子计算研究人员和工程师，以加速量子计算硬件和软件的开发。总的来说，量子计算将改变计算方式，这是毋庸置疑且意义深远的。但目前，量子计算仍然是一个非常年轻的领域，还存在很大的科技突破空间，它要从实验室走到商业市场，也并不是一件容易的事情。虽然每个科技公司在研究量子计算时都有着不同的初心与最终目标，但雷锋网认为，科技公司应该更加专注于路线图，以及机器到底能为人们做什么，从而解决现实世界的问题。
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