@ 2017.10.16 , 12:30

Intel交付量子计算机用的芯片

十月十日,因特尔称他们正将一块实验性的量子计算机芯片运送给荷兰的研究者,希望能借此证明他们凭借芯片封装与集成技术在制造真正的量子计算机的竞赛中取得了优势。

这块芯片内含17个超导量子比特(组成量子电脑的基本单元)。因特尔的量子硬件主管Jim Clarke表示,之所以选择这个数量,是因为这是运行表层代码纠错的最低限度,而表层代码纠错是一种被认为量子计算机小型化至有实用价值所必需的算法。

Intel交付量子计算机用的芯片
credit:自己画的

因特尔的研究合作伙伴将会在代尔夫特理工大学(Technische Universiteit Delft)和荷兰应用科学组织(TNO)的Qutech研究中心每一个量子比特的性能与运行表层代码纠错和其他算法的能力。

Clarke说,这次革新很大程度上有赖于一个公众媒体与IEEE Spectrum(国行版名为《科技纵览》)鲜有提及的领域:封装。“一旦涉及超导的量子芯片,包装就变得至关重要,”他如是说。量子比特对射频干扰极度敏感,而这是一个需要通过封装解决的问题。更重要的是,量子比特需要在20毫开尔文的温度下才能工作。“这对半导体元件和封装来说都是极其严酷的环境,”Clarke补充道。

之前的超导量子比特使用了一种叫做引线键合的技术来在芯片中传递信息。这种技术使用微米级的金属丝将芯片顶端的引线端子与电路板上的封装引脚连接。尽管使用范围仍然不小,它已经暴露出了能够建立的连接数量有限的缺点。
而因特尔在这块量子芯片上使用的是一种名叫倒装芯片的封装技术。这种技术是指在每一个引线端子上沉积焊接剂后翻转芯片,再将之与电路板焊接。通过这种方法可以得到更小、更密集,自感系数也更低的芯片。
Clarke说,因为每一个量子比特都需要至少一条甚至更多的控制线,增加连接数是将量子比特的集成程度提升至能够造出有实用价值的量子计算机程度的关键。为了降低延迟,量子芯片还需要令控制元件尽可能地靠近量子比特。“即使现在造出了一块有百万级量子比特的芯片,我们也没有办法使用它,”Clarke表示,“你只能拿它当镇纸用。”

通过推进量子计算机芯片的配套技术发展,“我们已开始制造某种看上去更像计算机的东西了,”Clarke说。

在研究速度上,因特尔的超导量子比特项目已经领先其他方案不少。不过它也并非没有对手。在今年早些时候,谷歌已经为预计在今年年底完成的包括49个量子比特的量子计算机测试了包含六个与九个超导量子比特的芯片。研究人员希望通过这台机器来完成对“量子主权”——使用量子技术的计算机可以在速度上超越任何一台传统计算机——的宣誓。

IBM同样加入了这场竞争。此外,初创公司Rigetti也在硅谷附近设立了机构以帮助有意向的其他机构加入。

“这只是一场马拉松的第一个英里,因特尔正领先,”Clarke说。

本文译自 IEEE Spectrum,由译者 Jason 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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