1959年，美國(guó)理論物理學(xué)家理查德·費(fèi)曼（Richard Feynman）提出利用量子效應(yīng)進(jìn)行計(jì)算的概念。但直到最近幾年，量子計(jì)算機(jī)更像是科幻小說(shuō)而不是現(xiàn)實(shí)，更多是物理實(shí)驗(yàn)而不是商業(yè)機(jī)會(huì)。

現(xiàn)在，一場(chǎng)制造商業(yè)上可行的量子計(jì)算機(jī)的競(jìng)賽已經(jīng)開始。作為英特爾研究院量子應(yīng)用與架構(gòu)總監(jiān)，Anne Matsuura博士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)運(yùn)行于量子處理器芯片上的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)——算法、軟件、應(yīng)用、架構(gòu)——以及這種計(jì)算機(jī)可能的形態(tài)。

Anne Matsuura博士手持一個(gè)充滿自旋量子位的英特爾晶圓

Anne在斯坦福大學(xué)獲得物理學(xué)博士學(xué)位，最初是一名高溫超導(dǎo)研究人員，擁有十余年跨學(xué)科研究的經(jīng)驗(yàn)。2015年，英特爾宣布了一筆為期10年的5000萬(wàn)美元投資，與荷蘭研發(fā)合作伙伴QuTech攜手推進(jìn)量子計(jì)算的研究。QuTech是一家由荷蘭代爾夫特大學(xué)參與創(chuàng)立，主攻量子計(jì)算和量子網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)先研究機(jī)構(gòu)。由此，Anne經(jīng)常往返于美國(guó)和荷蘭，與QuTech的量子物理學(xué)家進(jìn)行交流。

今年1月，英特爾宣布已經(jīng)向QuTech交付了首個(gè)49量子位量子計(jì)算測(cè)試芯片，研發(fā)代號(hào)為“Tangle Lake”。

英特爾49量子位量子計(jì)算測(cè)試芯片

同時(shí)，英特爾也在研究自旋量子位，其在硅片上運(yùn)行，可以克服一些量子計(jì)算從研究到實(shí)用的障礙。相對(duì)于超導(dǎo)量子位，自旋量子位可以在較高的溫度下運(yùn)行。英特爾和QuTech正在探索自旋量子位在更高溫度下運(yùn)行，并獲得積極的成果，自旋量子位比超導(dǎo)量子位的運(yùn)行溫度最多高1K（或熱50倍）。

這方面，英特爾取得了重要進(jìn)展。英特爾的研究人員正在測(cè)試一種微小的新型“自旋量子位”芯片，它是在英特爾位于俄勒岡州的D1D Fab工廠中制造出來(lái)的，使用了英特爾用以制造數(shù)十億傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)芯片相同的硅制造技術(shù)。這也是目前英特爾制造出的最小的量子計(jì)算芯片，比鉛筆頭上的橡皮擦還要小。

英特爾研究人員正在測(cè)試的新型“自旋量子位”芯片

Anne和她的研究團(tuán)隊(duì)正在攻克艱巨的挑戰(zhàn)，以設(shè)計(jì)出可以采用量子芯片的系統(tǒng)。她說(shuō)：“你無(wú)法簡(jiǎn)單地拿起量子處理器芯片就插入一個(gè)通用量子計(jì)算系統(tǒng)，因?yàn)橄嚓P(guān)的生態(tài)系統(tǒng)并不存在。英特爾必須開發(fā)出整個(gè)系統(tǒng)。”這意味著承載算法、軟件、架構(gòu)、應(yīng)用、量子處理器以及很多尚未被發(fā)明出來(lái)的其它組件的整個(gè)系統(tǒng)。

在Anne和其他量子專家看來(lái)，量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展至少還需要大約十年時(shí)間，“量子計(jì)算是個(gè)長(zhǎng)期項(xiàng)目，但它有實(shí)現(xiàn)計(jì)算革命的潛力，并將對(duì)世界產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響”。