Intel交付量子計算機用的晶元

十月十日,因特爾稱他們正將一塊實驗性的量子計算機晶元運送給荷蘭的研究者，希望能藉此證明他們憑藉晶元封裝與集成技術在製造真正的量子計算機的競賽中取得了優勢。

這塊晶元內含17個超導量子比特(組成量子電腦的基本單元)。因特爾的量子硬體主管Jim Clarke表示，之所以選擇這個數量，是因為這是運行表層代碼糾錯的最低限度，而表層代碼糾錯是一種被認為量子計算機小型化至有實用價值所必需的演算法。

credit:自己畫的

因特爾的研究合作夥伴將會在代爾夫特理工大學(Technische Universiteit Delft)和荷蘭應用科學組織(TNO)的Qutech研究中心每一個量子比特的性能與運行表層代碼糾錯和其他演算法的能力。

Clarke說，這次革新很大程度上有賴於一個公眾媒體與IEEE Spectrum(國行版名為《科技縱覽》)鮮有提及的領域：封裝。「一旦涉及超導的量子晶元，包裝就變得至關重要，」他如是說。量子比特對射頻干擾極度敏感，而這是一個需要通過封裝解決的問題。更重要的是，量子比特需要在20毫開爾文的溫度下才能工作。「這對半導體元件和封裝來說都是極其嚴酷的環境，」Clarke補充道。

之前的超導量子比特使用了一種叫做引線鍵合的技術來在晶元中傳遞信息。這種技術使用微米級的金屬絲將晶元頂端的引線端子與電路板上的封裝引腳連接。儘管使用範圍仍然不小，它已經暴露出了能夠建立的連接數量有限的缺點。
而因特爾在這塊量子晶元上使用的是一種名叫倒裝晶元的封裝技術。這種技術是指在每一個引線端子上沉積焊接劑後翻轉晶元，再將之與電路板焊接。通過這種方法可以得到更小、更密集，自感係數也更低的晶元。
Clarke說，因為每一個量子比特都需要至少一條甚至更多的控制線，增加連接數是將量子比特的集成程度提升至能夠造出有實用價值的量子計算機程度的關鍵。為了降低延遲，量子晶元還需要令控制元件儘可能地靠近量子比特。「即使現在造出了一塊有百萬級量子比特的晶元，我們也沒有辦法使用它，」Clarke表示，「你只能拿它當鎮紙用。」

通過推進量子計算機晶元的配套技術發展，「我們已開始製造某種看上去更像計算機的東西了，」Clarke說。

在研究速度上，因特爾的超導量子比特項目已經領先其他方案不少。不過它也並非沒有對手。在今年早些時候，谷歌已經為預計在今年年底完成的包括49個量子比特的量子計算機測試了包含六個與九個超導量子比特的晶元。研究人員希望通過這台機器來完成對「量子主權」——使用量子技術的計算機可以在速度上超越任何一台傳統計算機——的宣誓。

IBM同樣加入了這場競爭。此外，初創公司Rigetti也在矽谷附近設立了機構以幫助有意向的其他機構加入。

「這只是一場馬拉松的第一個英里，因特爾正領先，」Clarke說。

本文譯自 IEEE Spectrum，由譯者 Jason 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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