金色观察 | 实用量子计算机更近一步：英特尔“热”量子位技术取得进展

英特尔已经向实用量子计算机迈出了一步。

4月15日，英特尔与QuTech共同在《自然》杂志(Nature)上发表了一篇论文，证明了在高于1开氏度下，能够成功控制“高温”量子位(量子计算的基本单位)，这些量子位也是连贯且密集的，这使得将量子位和控制电子设备放在同一芯片上变得更加容易，从而生产出更先进的量子计算机。

该研究还重点论述了对两个量子位的单独相干控制，其单量子位保真度高达99.3%。这些突破突显出对未来量子系统和硅自旋量子位进行低温控制的潜力，硅自旋量子位与单电子晶体管极为相似，可以集成在一个封装内。

英特尔研究院量子硬件总监Jim Clarke表示：“这项研究代表我们对硅自旋量子位的研究取得了意义非凡的进展，我们认为硅自旋量子位是一个极具潜力的候选技术，有望赋能商业规模级量子系统，因为它们非常类似于英特尔已制造超过50年之久的晶体管。我们证明高温量子可以在更高的温度下工作，同时保持高保真度，这为在不会影响量子位性能的情况下，实现各种本地量子位控制选项铺平了道路。”

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能否将量子计算应用于实际问题中，取决于同时以高保真度扩展和控制数千个(甚至是数百万个)量子位的能力。然而，当前的量子系统设计受限于整体系统尺寸、量子位保真度，尤其是大规模管理量子所需的控制电子器件的复杂程度。

在一个芯片上集成控制电子器件和自旋量子位，可以大大简化两者之间的互连。但是要实现这一目标，提高量子位的工作温度至关重要。在此之前，量子计算机被证明只能在毫开尔文（只比绝对零度高出零点几度）的温度范围内工作。现在，随着对高温量子的研究，QuTech与英特尔的合作已经证明了一个假设，即硅自旋量子位有可能在略高于当前量子系统运行温度中工作，从而向量子计算的可扩展性迈出了一步。

在英特尔看来，这只是迈向可扩展量子计算机的“第一步”。但是，这仍然是重要的一步，并暗示该技术比今天看起来更可行。

英特尔是专注于量子计算可伸缩性解决方案的几家大型科技公司之一，此外还包括谷歌和IBM。硅谷初创公司PsiQuantum Corp.正在研发一种基于光子的商用量子计算机，目标是拥有100万个量子位元，远远超过谷歌领先的两位数量子位元计算机，该计算机可以在三分钟内完成一项计算，而在今天的标准超级计算机上，这项计算需要运行1万年。

PsiQuantum创始人Jeremy O'Brien 曾表示，一种真正可扩展的解决方案将使量子计算能够将多个行业从基因工程到人工智能到清洁能源设备转变为现实。大规模部署的量子计算机可以重塑通信、信息处理、金融、安全和密码系统。

例如，伦敦帝国学院的量子计算和加密研究员德拉戈斯·伊利（Dragos Ilie）说，破解比特币大约需要1500量子比特。

总的来说，量子计算将改变计算方式，这是毋庸置疑且意义深远的。但目前，量子计算仍然是一个非常年轻的领域，还存在很大的科技突破空间，它要从实验室走到商业市场，也并不是一件容易的事情。正如英特尔研究院量子硬件总监Jim Clarke所说，“我们离影响你我生活的事情还有大约10年的时间。”

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