近年來呼聲頗高的量子計算總被認為是最有希望替代掉傳統(tǒng)超級計算機的下一代計算工具，而其最核心的技術(shù)就是基于量子疊加特性的量子芯片。如今，包括IBM、谷歌、微軟以及一些像D-Wave之類的初創(chuàng)公司都已經(jīng)進入了這個領(lǐng)域，競爭仿佛突然之間就變得異常激烈了。

就在上個月，IBM正式宣布將在今年年內(nèi)推出全球首個商業(yè)“通用”量子計算服務(wù)IBMQ之后，另一家科技巨頭谷歌也有了新的消息，同樣是將時間表定在了年底，谷歌要做的卻是一次翻天覆地般的革命，他們要真正的利用自家的量子芯片打造出世界上第一臺可以超越傳統(tǒng)計算機的量子計算機。如果這個目標可以實現(xiàn)，那毫無疑問，谷歌將主導(dǎo)“量子霸權(quán)”時代。

近日，谷歌量子計算芯片團隊的負責(zé)人JohnMartinis在美國電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）TechIgnite會議上表示，他的團隊年底前將開發(fā)出實現(xiàn)“量子霸權(quán)”的設(shè)備。

所謂“量子霸權(quán)”（quantumsupremacy）是加州理工學(xué)院物理學(xué)家JohnPreskill發(fā)明的名詞。通俗的解讀就是：超級計算機目前的計算能力相當(dāng)于擁有5到20個量子位的量子計算機，但當(dāng)量子芯片的量子位達到約49個以上時，量子計算機的能力將徹底的將超級計算機甩在身后。

圖|加州理工學(xué)院物理學(xué)家JohnPreskill

截止目前為止，科學(xué)家們已經(jīng)研制出了能完全編程的5個量子位的計算機，以及包括10到20個量子位的測試系統(tǒng)。但這次谷歌的研究團隊要做的恰恰就是要制造出擁有49個量子位的量子計算機，而時間就在年底前。可以想見，這是多么大的一次跨越。

雖然看起來時間緊迫，谷歌自己夸下的?？谝趦H僅幾個月之內(nèi)完成似乎是天方夜譚，但谷歌量子計算芯片團隊的負責(zé)人JohnMartinis卻表現(xiàn)得信心十足。他認為，在這場勢均力敵的拉鋸戰(zhàn)中谷歌已經(jīng)拔得頭籌，接下來要做的就是準備好收獲果實了。

圖|谷歌量子計算芯片團隊負責(zé)人JohnMartinis

當(dāng)然，Martinis并非盲目自信，他的信心來自于其團隊最近取得的成果。前不久，谷歌這支25人的研發(fā)團隊成功開發(fā)出一種全新的量子芯片，此款芯片雖然只有6個量子位，甚至落后于谷歌之前研制的9量子位芯片，但這次的突破在于這些量子位被安置為一個2X3的結(jié)構(gòu)中。Martinis表示，這意味著在網(wǎng)狀放置的結(jié)構(gòu)中，依然可以保持量子位的可用性，這為今后實現(xiàn)更為復(fù)雜裝置奠定了基礎(chǔ)。

圖|Google的芯片已準備好進行測試

這種6量子比特的芯片同樣也驗證了凸點鍵合這一核心工藝的實現(xiàn)。傳統(tǒng)工藝是將量子比特與控制線路集成在一起形成量子芯片，而凸點鍵合工藝則是將量子比特和控制線路分別制作于兩個不同芯片上，然后將兩個芯片對應(yīng)的凸點鍵合在一起，形成量子計算芯片。這種工藝不僅大幅提高了量子計算芯片的可擴展性；同時，還可以減少芯片中的控制線路，降低線路對量子比特的干擾。因此，這項工藝兩年前一經(jīng)提出，就成為了谷歌團隊主要關(guān)注和研究的對象。

“我們掌握了這項工藝，而現(xiàn)在我們準備加速向前推進。”Martinis表示，“而基于30至50個量子位的芯片已在設(shè)計之中?！?/p>

在TechIgnite會議的演講中，Martinis也提到了這款6量子位的芯片。不過，直到目前，其團隊也沒有披露更多相關(guān)的技術(shù)細節(jié)。

麻省理工學(xué)院量子計算研究組的負責(zé)人SimonGustavsson對谷歌的工作給予了肯定?！肮雀枋沁@場競賽中的佼佼者，它和IBM之間的競爭非常激烈?！?/p>

馬里蘭大學(xué)教授、量子計算創(chuàng)業(yè)公司IonQ的聯(lián)合創(chuàng)始人ChrisMonroe表示，“這將是量子計算研究領(lǐng)域的一座里程碑。雖然在這之后，人們還是要想辦法解決量子芯片可擴展性和可編程性的問題?！?/p>

圖|ChrisMonroe

Martinis也認同需要做的事情還有很多。但他認為，這個突破將會成為實用型量子計算機的堅實基礎(chǔ)，而該目標也讓谷歌的管理層（包括公司的聯(lián)合創(chuàng)始人謝爾蓋·布林）意識到了量子計算技術(shù)在逐步成真——“他們都意識到了并且對此非常興奮”。

Martinis說，“我們正在試著從谷歌內(nèi)部獲得支持，而且這個實驗讓很多其他的技術(shù)人員愿意與我們進行交流?！?/p>

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