英特尔计划通过量子计算方法超越竞争对手
Intel plans to surpass competitors using quantum computing methods.
在潜在的革命性新技术——量子计算中，机器用于处理数据的量子比特数并不是唯一重要的因素。但这是一个重要的问题，英特尔相信其策略——尽可能接近传统计算机——将在长期内取得成功，通过实现大量的量子比特来实现。
从某些指标来看，英特尔在发展量子计算机方面落后于竞争对手。它希望通过量子计算机处理器来超越它们，这些处理器最终将具备足够的能力来实现量子计算机在开发新电池或太阳能电池板材料、使化肥的制造更便宜、优化金融投资、开发更好的防水服装等工作中的潜力，以及破解当今加密技术的有些可怕的前景。量子计算机还显示出加速人工智能的潜力。
量子计算依赖于超微观世界的奇特物理现象。传统计算机使用比特存储数据，比特可以存储零或一，但量子计算机用于存储和操作数据的基本元素——量子比特，通过一种称为叠加的现象，可以存储零和一的特殊组合。多个量子比特可以纠缠在一起，以一种方式相互交织，从而大大加速某些计算任务。
量子比特是非常敏感的，容易受到外界干扰而导致计算错误。解决这个问题的一种方法是将多个物理量子比特组合成一个更大的纠错量子比特，以减少出错的可能性。但纠错将意味着量子计算机需要更多的量子比特。
英特尔首席技术官格雷格·拉文德在英特尔创新大会上的一次演讲中说：“你必须扩展到数百万个量子比特，并且你还必须扩展到数百万个纠错量子比特，以实现有效的计算工作负载。”
现在宣布取得胜利还为时过早，但CCS Insight分析师詹姆斯·桑德斯认为，英特尔的方法至少显示出了一些希望。“英特尔试图利用数十年的制造经验，在硅基量子比特上建立量子比特，这是不可避免的。我不知道它是否会成为市场领导者，”他说。
英特尔首席执行官帕特·格尔辛格在公司的创新2023活动上展示了一张装有Tunnel Falls量子处理器的300毫米晶圆。
Stephen Shankland/CNET
首先追求量子质量，然后扩大规模
与英特尔的Tunnel Falls量子处理器内的12个量子比特相比，英特尔的竞争对手拥有数十个量子比特的机器。Uhlig展示了一款续作。
“我们正在研发另一款产品，”Uhlig说，但他拒绝透露其量子比特数。“对我们来说，这与数量无关，更关键的是质量。”
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一张装有Tunnel Falls处理器的300毫米硅晶圆总共拥有24,000个量子比特——英特尔首席执行官Pat Gelsinger在周二的主题演讲中展示了其中一款——但在英特尔提高量子比特质量之前，这个数字有些学术性。他说，提高量子比特操作的可靠性、增加处理器内部量子比特之间的连接性以及后期解决纠错问题都是提高质量的因素。
英特尔还正在研发更好的技术来使用其Horse Ridge处理器控制量子比特。这是一个复杂的过程，因为量子处理器必须在非常低的温度下运行，而处理器会产生废热。
产品测试也很困难，因为冷却硬件以使量子计算机工作需要花费数小时的时间。出于这个原因，英特尔制造了一种可以在低温下同时测试数千个处理器的设备，以加快硬件开发的速度。
多种类型的量子比特
制造传统计算机基本上有一种方式：将被刻在硅晶体晶圆上的数据处理电路元件称为晶体管。相比之下，各公司正在探索许多非常不同的方法来构建量子计算机。目前尚不清楚哪种方式将占主导地位，或者是否会有多种方法得到普及。
英特尔的Tunnel Falls量子处理器所在的电路板，中心的正方形大约和成年人的手一样大。
Stephen Shankland/CNET
IBM、谷歌和初创公司Rigetti Computing都喜欢超导量子比特——将小电路冷却到接近绝对零度的温度。IonQ和Quantinuum则喜欢离子陷阱，它们可以将带电原子在其中穿梭，以实现更慢但更可靠的相互作用。其他人则使用无电荷的原子或被称为光子的光粒子。
在探索超导量子比特（也称为跨导量子比特）的方法之后，英特尔选择了一种接近传统微处理器制造的技术，这已经是该公司的核心业务。它使用嵌入在硅芯片中的电子，利用了一种称为自旋的量子力学属性来记录量子比特的状态。
“我们是唯一一个研究硅量子比特的公司，我们使用的是与我们已经在使用的工艺和材料，稍作调整就能创建先进的量子比特。” Gelsinger在周二的演讲中表示。“如果我们能让这个工作起来，我们就可以大规模推广。”
这些自旋量子比特可能成为实现Sanders期望的量子计算进展的竞争者。
“我相信到2030年之前，一定会有一种不是跨导（超导）或离子陷阱的技术，它能够超越当今的量子计算能力。”他说。
