雷鋒網(wǎng)注：Intel 研究院首席工程師 Stefano Pellerano 手持 Horse Ridge 芯片。這款全新低溫控制芯片將加快全棧量子計(jì)算系統(tǒng)的開發(fā)步伐，標(biāo)志著商業(yè)上可行的量子計(jì)算機(jī)發(fā)展到新的里程碑。 

雷鋒網(wǎng)消息，12 月 9 日，Intel 宣布推出“Horse Ridge”首款低溫控制芯片，以加快全棧量子計(jì)算系統(tǒng)的進(jìn)一步開發(fā)和測(cè)試。

對(duì)于這款芯片的問世，Intel 量子硬件總監(jiān) Jim Clake 說道：

雖然人們非常重視量子位本身，但同時(shí)控制多個(gè)量子位仍是業(yè)界的一大挑戰(zhàn)。Intel 認(rèn)識(shí)到，量子控制是大規(guī)模商用量子系統(tǒng)開發(fā)過程中的核心環(huán)節(jié)，這也是 Intel 投資量子糾錯(cuò)和控制技術(shù)的原因。通過 Horse Ridge， Intel 開發(fā)了一個(gè)可擴(kuò)展的控制系統(tǒng)，能夠大大加快測(cè)試速度并實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的潛力。

Horse Ridge 的里程碑意義

根據(jù) Intel 官方的說法，Horse Ridge 由 Intel 和 QuTech（QuTech 為 荷蘭國(guó)家應(yīng)用科學(xué)院與 荷蘭代爾夫特工業(yè)大學(xué)聯(lián)合創(chuàng)立的量子研究中心）共同打造；采用的是 Intel 22 納米 FinFET 技術(shù)。

作為首款低溫控制芯片，Horse Ridge 能夠在大約 4 開爾文的低溫下工作。直觀上來說，4 開爾文僅比絕對(duì)零度高一點(diǎn)點(diǎn)，其溫度之低，幾乎讓原子停止運(yùn)動(dòng)。有趣的是，這款芯片的代號(hào)，即 Horse Ridge，正是美國(guó)俄勒岡州最冷的一個(gè)地區(qū)。

雷鋒網(wǎng)注：Intel 量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室中的量子計(jì)算冰箱內(nèi)部照片，該實(shí)驗(yàn)室位于俄勒岡州希爾斯伯勒

拋開 Horse Ridge 在低溫方面的優(yōu)勢(shì)，Intel 還在聲明中將其稱之為“實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算實(shí)用性的重要里程碑”，這是因?yàn)?Horse Ridge 可以幫助人們更快地從量子理論過渡在量子實(shí)用性。

就目前的情況而言，研究人員大多都致力于構(gòu)建小規(guī)模的量子系統(tǒng)，以證明量子設(shè)備的潛力。他們依靠現(xiàn)有的電子工具和高性能計(jì)算機(jī)架級(jí)儀器，將量子系統(tǒng)與傳統(tǒng)計(jì)算設(shè)備相連，但如果要控制量子處理器，則需要數(shù)百根連接線。然而，這樣廣泛的控制布線將會(huì)束縛量子系統(tǒng)的能力。

但 Horse Ridge 的出現(xiàn)讓上述問題有了解決方案，Intel 從根本上簡(jiǎn)化了運(yùn)行量子系統(tǒng)所需的控制電子設(shè)備——我們可以把 Horse Ridge 看成是高度集成的混合信號(hào)系統(tǒng)芯片，它可將數(shù)百根連接電纜簡(jiǎn)化為在量子設(shè)備附近運(yùn)行的單個(gè)一體化套件，有效地降低了量子控制工程的復(fù)雜性。

也就是說，通過 Horse Ridge，Intel 能夠使量子系統(tǒng)擴(kuò)展到證明量子實(shí)用性所需要的成百上千個(gè)量子位，從而實(shí)現(xiàn)商業(yè)可行的量子解決方案所需的數(shù)百萬個(gè)量子位。

Intel 還表示，控制芯片的制造在 Intel 內(nèi)部完成，將極大地提高了公司在設(shè)計(jì)、測(cè)試和優(yōu)化商業(yè)上可行的量子計(jì)算機(jī)的能力。

不斷突破的量子計(jì)算

由于量子計(jì)算機(jī)有助于解決當(dāng)今經(jīng)典計(jì)算機(jī)不可能解決的計(jì)算問題，包括模擬醫(yī)療藥物和材料科學(xué)中使用真實(shí)分子的復(fù)雜性、優(yōu)化金融投資績(jī)效等，近年來，許多巨頭已經(jīng)投身這一領(lǐng)域并取得了不俗的成績(jī)。實(shí)際上，今年關(guān)于量子計(jì)算的新進(jìn)展就不少。

今年 9 月 18 日，IBM 在紐約舉行了新量子計(jì)算中心的開幕儀式。這家新中心本質(zhì)上是 IBM 量子計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)中心，它配備了 5 臺(tái) 20 量子位的量子計(jì)算機(jī)，10 月份量子計(jì)算機(jī)的數(shù)量增長(zhǎng)到了 14 臺(tái)，其中就包括世界上第一臺(tái) 53 位量子計(jì)算機(jī)——這是迄今為止可供外部使用的最大的通用量子計(jì)算機(jī)。

相比之下，在這一領(lǐng)域造成更大轟動(dòng)的，是 9 月下旬的 Google “實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)（quantum supremacy）”事件——Google 稱，Google 的量子計(jì)算機(jī)相對(duì)于傳統(tǒng)架構(gòu)計(jì)算機(jī)有著絕對(duì)優(yōu)勢(shì)——Google 量子計(jì)算機(jī)只需花 3 分 20 秒來完成計(jì)算任務(wù)，目前世界排名第一的超級(jí)計(jì)算機(jī) Summit 要耗時(shí) 1 萬年。

雷鋒網(wǎng)注：上圖為 Sundar Pichai 與 Google 量子計(jì)算機(jī)

為此，Google CEO Sundar Pichai 還專門撰寫了一篇文章來談?wù)摗傲孔佑?jì)算里程碑的意義”；他聲稱：

對(duì)于我們從事科學(xué)技術(shù)工作的人們來說，這項(xiàng)工作正是我們一直在等待的「hello，world」，是迄今為止使量子計(jì)算成為現(xiàn)實(shí)的最有意義的里程碑。量子計(jì)算從今天的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)到未來的實(shí)際應(yīng)用可能還有很長(zhǎng)的路要走，但這項(xiàng)工作的意義在于，它代表了量子計(jì)算世界的“一個(gè)可能的時(shí)刻”（a moment of possibility）。

除了 Sundar Pichai 的文章外，Google 量子人工智能實(shí)驗(yàn)室首席科學(xué)家 John Martinis  與 Sergio Boixo 還聯(lián)合發(fā)表了一篇關(guān)于「量子優(yōu)越性」的技術(shù)博客，簡(jiǎn)要介紹了他們的工作內(nèi)容，包括實(shí)驗(yàn)、處理器硬件、測(cè)試、應(yīng)用以及接下來的目標(biāo)。

據(jù)悉，微軟與亞馬遜也已經(jīng)加入該戰(zhàn)場(chǎng)，但由于沒有自己的量子硬件，這兩家公司只能從外部為技術(shù)切入，試圖將量子計(jì)算這一新興領(lǐng)域轉(zhuǎn)變?yōu)橐豁?xiàng)可以通過互聯(lián)網(wǎng)訪問的服務(wù)：

微軟在 11 月的 Ignite 大會(huì)上宣布了一項(xiàng)名叫 Azure Quantum 的云計(jì)算服務(wù)；它將微軟先前發(fā)布的量子編程工具與云服務(wù)集成，使編碼人員可以在模擬量子硬件或真實(shí)的量子計(jì)算機(jī)上運(yùn)行量子代碼。

亞馬遜在 12 月的  AWS re:Invent 上推出了 Amazon Braket 的預(yù)覽版；它還表示， “AWS 量子計(jì)算中心”（AWS Quantum Solutions Lab）的創(chuàng)建工作正在進(jìn)行中，這是一個(gè)位于加州理工學(xué)院附近的物理實(shí)驗(yàn)室，將匯集世界領(lǐng)先的量子計(jì)算研究人員和工程師，以加速量子計(jì)算硬件和軟件的開發(fā)。

總的來說，量子計(jì)算將改變計(jì)算方式，這是毋庸置疑且意義深遠(yuǎn)的。但目前，量子計(jì)算仍然是一個(gè)非常年輕的領(lǐng)域，還存在很大的科技突破空間，它要從實(shí)驗(yàn)室走到商業(yè)市場(chǎng)，也并不是一件容易的事情。

雖然每個(gè)科技公司在研究量子計(jì)算時(shí)都有著不同的初心與最終目標(biāo)，但雷鋒網(wǎng)認(rèn)為，科技公司應(yīng)該更加專注于路線圖，以及機(jī)器到底能為人們做什么，從而解決現(xiàn)實(shí)世界的問題。

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