英特爾將為美國(guó)Q-NEXT安裝量子計(jì)算測(cè)試平臺(tái)

北京時(shí)間4月12日消息（余予）今年，英特爾將向美國(guó)能源部 (DOE) 阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室交付其首個(gè)量子計(jì)算測(cè)試平臺(tái)，該實(shí)驗(yàn)室是美國(guó)能源部國(guó)家量子信息科學(xué)研究中心Q-NEXT 的主實(shí)驗(yàn)室。該機(jī)器將是安裝在制造和測(cè)試新量子材料和設(shè)備的阿貢量子鑄造廠的第一個(gè)主要組件，預(yù)計(jì)將于今年完成。

Q-NEXT科學(xué)家將使用英特爾的機(jī)器在真實(shí)的實(shí)體量子計(jì)算測(cè)試臺(tái)上運(yùn)行量子算法，而不是在模擬的量子環(huán)境中。英特爾將從科學(xué)家那里獲得有關(guān)機(jī)器組件質(zhì)量及其整體運(yùn)行的反饋。

“我喜歡研究具有挑戰(zhàn)性、有趣的問(wèn)題。我認(rèn)為構(gòu)建實(shí)用的量子計(jì)算機(jī)是我遇到的最具挑戰(zhàn)性的問(wèn)題之一。”

“要實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算，需要很多人共同努力。我們需要利用每個(gè)人的專業(yè)知識(shí)，”英特爾量子測(cè)量團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Jeanette Roberts表示，“這是一項(xiàng)團(tuán)隊(duì)運(yùn)動(dòng)。這是一個(gè)很好的競(jìng)爭(zhēng)前合作領(lǐng)域。”

量子計(jì)算能力的前景被廣泛吹捧：量子計(jì)算機(jī)將能夠解決當(dāng)今性能最高的計(jì)算機(jī)無(wú)法解決的問(wèn)題。這不僅對(duì)基礎(chǔ)研究，而且對(duì)涉及我們?nèi)粘Ｉ畹念I(lǐng)域，包括醫(yī)學(xué)、物流和金融，都是一個(gè)福音。

Jeanette Roberts在英特爾位于俄勒岡州希爾斯伯勒的園區(qū)的實(shí)驗(yàn)室調(diào)整稀釋冰箱，為量子比特性能創(chuàng)造了理想的環(huán)境。（圖源：Walden Kirsch/英特爾。）

深入研究科學(xué)

Roberts負(fù)責(zé)這項(xiàng)工作。目前，她正與Q-NEXT科學(xué)家合作，設(shè)置測(cè)試臺(tái)的硬件、軟件以及使其投入運(yùn)行所需的所有編程。

建造量子計(jì)算機(jī)的前景對(duì)Roberts來(lái)說(shuō)吸引力極大，她一直試圖了解物理世界是如何運(yùn)作的。

“我經(jīng)常在查閱資料時(shí)發(fā)現(xiàn)這樣一句話：更進(jìn)一步的信息超出了本書范圍。我想深入研究科學(xué)，以便了解整個(gè)領(lǐng)域。”Roberts表示，她于在1995年加入英特爾之前獲得物理學(xué)博士中學(xué)位。

她對(duì)大自然的好奇超越了實(shí)驗(yàn)室。Jeanette Roberts除了是狂熱的滑雪者、徒步旅行者、攀巖者和山地自行車手，她還是一名獲得認(rèn)證的水肺潛水大師，其中包括深潛和沉船潛水認(rèn)證。她在世界各地進(jìn)行了900多次潛水。

“我通常要么進(jìn)行潛水，要么計(jì)劃進(jìn)行潛水，”她表示，“這是一個(gè)完全不同的水中世界，動(dòng)植物與我們?cè)陉懙厣峡吹降牟煌＞拖裨诹硪粋€(gè)星球上一樣。它它為人們提供了接觸各種文化和水下環(huán)境的機(jī)會(huì)。”

對(duì)Roberts來(lái)說(shuō)，潛水固然令人興奮，但建造量子計(jì)算機(jī)的挑戰(zhàn)可能比潛水更有挑戰(zhàn)性。

“我喜歡研究具有挑戰(zhàn)性、有趣的問(wèn)題，”她說(shuō)，“我認(rèn)為，構(gòu)建一臺(tái)實(shí)用的量子計(jì)算機(jī)是我遇到的最具挑戰(zhàn)性的問(wèn)題之一。”

這個(gè)工作是英特爾在2015年向她提出的，當(dāng)時(shí)英特爾推出了量子計(jì)算計(jì)劃，進(jìn)入量子技術(shù)行業(yè)。英特爾與代爾夫特技術(shù)大學(xué)合作啟動(dòng)了該計(jì)劃，目標(biāo)是將大規(guī)模制造技術(shù)用于量子設(shè)備的制造上。

羅伯茨是加入公司量子計(jì)算團(tuán)隊(duì)的前兩名工程師之一，幫助開(kāi)發(fā)英特爾的量子位，二進(jìn)制計(jì)算位的量子模擬。

從半導(dǎo)體芯片到自旋量子位

不同類型的量子比特以不同的方式處理數(shù)據(jù)。英特爾專注于自旋量子位。這些設(shè)備將信息存儲(chǔ)在材料的自旋中，這是所有原子和亞原子物質(zhì)的一種特殊的基本特征。

“事實(shí)證明，自旋量子位看起來(lái)很像晶體管，英特爾每年出貨800萬(wàn)億個(gè)。這兩種技術(shù)之間的相似之處意味著我們可以利用英特爾在自旋量子位半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和制造方面的專業(yè)知識(shí)，”Jeanette Roberts表示，“我們正在利用英特爾的基礎(chǔ)設(shè)施幫助實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算。”

量子位開(kāi)發(fā)只是英特爾量子研發(fā)的一部分。該公司還對(duì)量子算法、量子設(shè)備的控制電子設(shè)備和量子互連進(jìn)行研發(fā)，這些組件使量子信息能夠在不同的媒體和平臺(tái)之間傳輸。

“英特爾在開(kāi)發(fā)量子設(shè)備方面的工作與Q-NEXT的使命產(chǎn)生了強(qiáng)烈的共鳴，該公司的合作伙伴關(guān)系對(duì)于此次合作非常寶貴，”Q-NEXT主任David Awschalom表示，他也是阿貢的高級(jí)科學(xué)家、劉氏家族教授和芝加哥大學(xué)普利茲克分子工程學(xué)院研究和基礎(chǔ)設(shè)施副院長(zhǎng)、教授以及芝加哥量子交易所的創(chuàng)始董事。“包括Roberts在內(nèi)的整個(gè)Q-NEXT-Intel團(tuán)隊(duì)一直致力于幫助該中心實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。一旦半導(dǎo)體測(cè)試臺(tái)啟動(dòng)并運(yùn)行，它將為制造新的量子材料和設(shè)備帶來(lái)更多可能性。”

這項(xiàng)工作得到了美國(guó)能源部科學(xué)辦公室國(guó)家量子信息科學(xué)研究中心的支持。

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