ARK:金色觀察 | 實用量子計算機更近一步：英特爾“熱”量子位技術取得進展

英特爾已經向實用量子計算機邁出了一步。

4月15日，英特爾與QuTech共同在《自然》雜志(Nature)上發表了一篇論文，證明了在高于1開氏度下，能夠成功控制“高溫”量子位(量子計算的基本單位)，這些量子位也是連貫且密集的，這使得將量子位和控制電子設備放在同一芯片上變得更加容易，從而生產出更先進的量子計算機。

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該研究還重點論述了對兩個量子位的單獨相干控制，其單量子位保真度高達99.3%。這些突破突顯出對未來量子系統和硅自旋量子位進行低溫控制的潛力，硅自旋量子位與單電子晶體管極為相似，可以集成在一個封裝內。

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英特爾研究院量子硬件總監Jim Clarke表示：“這項研究代表我們對硅自旋量子位的研究取得了意義非凡的進展，我們認為硅自旋量子位是一個極具潛力的候選技術，有望賦能商業規模級量子系統，因為它們非常類似于英特爾已制造超過50年之久的晶體管。我們證明高溫量子可以在更高的溫度下工作，同時保持高保真度，這為在不會影響量子位性能的情況下，實現各種本地量子位控制選項鋪平了道路。”

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能否將量子計算應用于實際問題中，取決于同時以高保真度擴展和控制數千個(甚至是數百萬個)量子位的能力。然而，當前的量子系統設計受限于整體系統尺寸、量子位保真度，尤其是大規模管理量子所需的控制電子器件的復雜程度。

在一個芯片上集成控制電子器件和自旋量子位，可以大大簡化兩者之間的互連。但是要實現這一目標，提高量子位的工作溫度至關重要。在此之前，量子計算機被證明只能在毫開爾文（只比絕對零度高出零點幾度）的溫度范圍內工作。現在，隨著對高溫量子的研究，QuTech與英特爾的合作已經證明了一個假設，即硅自旋量子位有可能在略高于當前量子系統運行溫度中工作，從而向量子計算的可擴展性邁出了一步。

在英特爾看來，這只是邁向可擴展量子計算機的“第一步”。但是，這仍然是重要的一步，并暗示該技術比今天看起來更可行。

英特爾是專注于量子計算可伸縮性解決方案的幾家大型科技公司之一，此外還包括谷歌和IBM。硅谷初創公司PsiQuantum Corp.正在研發一種基于光子的商用量子計算機，目標是擁有100萬個量子位元，遠遠超過谷歌領先的兩位數量子位元計算機，該計算機可以在三分鐘內完成一項計算，而在今天的標準超級計算機上，這項計算需要運行1萬年。

PsiQuantum創始人Jeremy O'Brien 曾表示，一種真正可擴展的解決方案將使量子計算能夠將多個行業從基因工程到人工智能到清潔能源設備轉變為現實。大規模部署的量子計算機可以重塑通信、信息處理、金融、安全和密碼系統。

例如，倫敦帝國學院的量子計算和加密研究員德拉戈斯·伊利（Dragos Ilie）說，破解比特幣大約需要1500量子比特。

總的來說，量子計算將改變計算方式，這是毋庸置疑且意義深遠的。但目前，量子計算仍然是一個非常年輕的領域，還存在很大的科技突破空間，它要從實驗室走到商業市場，也并不是一件容易的事情。正如英特爾研究院量子硬件總監Jim Clarke所說，“我們離影響你我生活的事情還有大約10年的時間。”

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