近年來(lái)呼聲頗高的量子計(jì)算總被認(rèn)為是最有希望替代掉傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)的下一代計(jì)算工具，而其最核心的技術(shù)就是基于量子疊加特性的量子芯片。如今，包括IBM、谷歌、微軟以及一些像D-Wave之類的初創(chuàng)公司都已經(jīng)進(jìn)入了這個(gè)領(lǐng)域，競(jìng)爭(zhēng)仿佛突然之間就變得異常激烈了。

就在上個(gè)月，IBM正式宣布將在今年年內(nèi)推出全球首個(gè)商業(yè)“通用”量子計(jì)算服務(wù)IBMQ之后，另一家科技巨頭谷歌也有了新的消息，同樣是將時(shí)間表定在了年底，谷歌要做的卻是一次翻天覆地般的革命，他們要真正的利用自家的量子芯片打造出世界上第一臺(tái)可以超越傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的量子計(jì)算機(jī)。如果這個(gè)目標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)，那毫無(wú)疑問(wèn)，谷歌將主導(dǎo)“量子霸權(quán)”時(shí)代。

近日，谷歌量子計(jì)算芯片團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人JohnMartinis在美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）TechIgnite會(huì)議上表示，他的團(tuán)隊(duì)年底前將開(kāi)發(fā)出實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”的設(shè)備。

所謂“量子霸權(quán)”（quantumsupremacy）是加州理工學(xué)院物理學(xué)家JohnPreskill發(fā)明的名詞。通俗的解讀就是：超級(jí)計(jì)算機(jī)目前的計(jì)算能力相當(dāng)于擁有5到20個(gè)量子位的量子計(jì)算機(jī)，但當(dāng)量子芯片的量子位達(dá)到約49個(gè)以上時(shí)，量子計(jì)算機(jī)的能力將徹底的將超級(jí)計(jì)算機(jī)甩在身后。

圖|加州理工學(xué)院物理學(xué)家JohnPreskill

截止目前為止，科學(xué)家們已經(jīng)研制出了能完全編程的5個(gè)量子位的計(jì)算機(jī)，以及包括10到20個(gè)量子位的測(cè)試系統(tǒng)。但這次谷歌的研究團(tuán)隊(duì)要做的恰恰就是要制造出擁有49個(gè)量子位的量子計(jì)算機(jī)，而時(shí)間就在年底前?？梢韵胍?jiàn)，這是多么大的一次跨越。

雖然看起來(lái)時(shí)間緊迫，谷歌自己夸下的?？谝趦H僅幾個(gè)月之內(nèi)完成似乎是天方夜譚，但谷歌量子計(jì)算芯片團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人JohnMartinis卻表現(xiàn)得信心十足。他認(rèn)為，在這場(chǎng)勢(shì)均力敵的拉鋸戰(zhàn)中谷歌已經(jīng)拔得頭籌，接下來(lái)要做的就是準(zhǔn)備好收獲果實(shí)了。

圖|谷歌量子計(jì)算芯片團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人JohnMartinis

當(dāng)然，Martinis并非盲目自信，他的信心來(lái)自于其團(tuán)隊(duì)最近取得的成果。前不久，谷歌這支25人的研發(fā)團(tuán)隊(duì)成功開(kāi)發(fā)出一種全新的量子芯片，此款芯片雖然只有6個(gè)量子位，甚至落后于谷歌之前研制的9量子位芯片，但這次的突破在于這些量子位被安置為一個(gè)2X3的結(jié)構(gòu)中。Martinis表示，這意味著在網(wǎng)狀放置的結(jié)構(gòu)中，依然可以保持量子位的可用性，這為今后實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜裝置奠定了基礎(chǔ)。

圖|Google的芯片已準(zhǔn)備好進(jìn)行測(cè)試

這種6量子比特的芯片同樣也驗(yàn)證了凸點(diǎn)鍵合這一核心工藝的實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)工藝是將量子比特與控制線路集成在一起形成量子芯片，而凸點(diǎn)鍵合工藝則是將量子比特和控制線路分別制作于兩個(gè)不同芯片上，然后將兩個(gè)芯片對(duì)應(yīng)的凸點(diǎn)鍵合在一起，形成量子計(jì)算芯片。這種工藝不僅大幅提高了量子計(jì)算芯片的可擴(kuò)展性；同時(shí)，還可以減少芯片中的控制線路，降低線路對(duì)量子比特的干擾。因此，這項(xiàng)工藝兩年前一經(jīng)提出，就成為了谷歌團(tuán)隊(duì)主要關(guān)注和研究的對(duì)象。

“我們掌握了這項(xiàng)工藝，而現(xiàn)在我們準(zhǔn)備加速向前推進(jìn)。”Martinis表示，“而基于30至50個(gè)量子位的芯片已在設(shè)計(jì)之中?！?/p>

在TechIgnite會(huì)議的演講中，Martinis也提到了這款6量子位的芯片。不過(guò)，直到目前，其團(tuán)隊(duì)也沒(méi)有披露更多相關(guān)的技術(shù)細(xì)節(jié)。

麻省理工學(xué)院量子計(jì)算研究組的負(fù)責(zé)人SimonGustavsson對(duì)谷歌的工作給予了肯定?！肮雀枋沁@場(chǎng)競(jìng)賽中的佼佼者，它和IBM之間的競(jìng)爭(zhēng)非常激烈?！?/p>

馬里蘭大學(xué)教授、量子計(jì)算創(chuàng)業(yè)公司IonQ的聯(lián)合創(chuàng)始人ChrisMonroe表示，“這將是量子計(jì)算研究領(lǐng)域的一座里程碑。雖然在這之后，人們還是要想辦法解決量子芯片可擴(kuò)展性和可編程性的問(wèn)題?！?/p>

圖|ChrisMonroe

Martinis也認(rèn)同需要做的事情還有很多。但他認(rèn)為，這個(gè)突破將會(huì)成為實(shí)用型量子計(jì)算機(jī)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，而該目標(biāo)也讓谷歌的管理層（包括公司的聯(lián)合創(chuàng)始人謝爾蓋·布林）意識(shí)到了量子計(jì)算技術(shù)在逐步成真——“他們都意識(shí)到了并且對(duì)此非常興奮”。

Martinis說(shuō)，“我們正在試著從谷歌內(nèi)部獲得支持，而且這個(gè)實(shí)驗(yàn)讓很多其他的技術(shù)人員愿意與我們進(jìn)行交流。”

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