量子晶片(圖:UCSB)

著名科技企業 Google 計劃在今年內做出新的量子晶片,計算性能超越任何傳統電腦,實現「量子霸權」(quantum supremacy)。屆時, Google 將用自家晶片與世界上最大的一台超級電腦進行比賽,挑戰傳統晶片的地位。

Google 量子晶片研發團隊負責人甚至聲稱:「我們認為已準備好進行這個實驗,現在便可以開始進行。」

量子晶片

Google 的量子晶片研發團隊由物理學教授 John Martinis 領導。Martinis 於 2014 年加入 Google,同時擔任加州大學聖塔芭芭拉分校(UC Santa Barbara)的教授。

量子晶片使用「量子位元」(qubit)表示數據單元,通過量子力學原理,簡化複雜計算。不過,迄今為止,人們只研製出擁有少量量子位元的量子電腦。Google 曾公布過一個 9 個量子位元一排的晶片,但 Martinis 表示,要實現量子霸權,他們需要 49 個量子位元構成的陣列。

Google 最新發布的晶片在量子位元排列上有了進步。雖然只有 6 個量子位元,但排列方式為二乘三,表明量子位元並排排列時,它們仍然能夠正常運作。同時,二乘三的量子位元排列也是 Google 對於晶片製造方法的一個實驗——將量子位元和它的控制線路做在不同的晶片上,然後在後期「凸點焊接」。這是 Google 量子晶片研究團隊自成立之日起的一個主要課題,目的是去除多餘的控制線路,避免干擾量子位元的功能。

由於研究過程進展順利,Martinis 表示團隊已準備好加快速度,目前已開始研製 30 到 50 個量子位元的設備。他坦言,距離超越傳統電腦的目標,確實還剩餘很多工作,但比賽將為業界提供一個新基準。

量子晶片競賽

由於量子電腦所需的技術日益完善,科技公司紛紛加入量子處理器的競賽中,競爭者包括  Google 、Intel、 Microsoft 和 IBM 等業界巨擘,以及一些創業公司。麻省理工學院(MIT)量子計算研究組首席科學家 Simon Gustavsson 認為, Google 是其中翹楚,與 IBM 不相上下。

贏得量子霸權競賽是 Google 今年的重點計劃,若然要真正達成目標,超越傳統電腦的話,需要的量子位元遠多於 50。馬里蘭大學教授、量子電腦創業公司 IonQ 創辦人 Chris Monroe 表示,這將是學術上的一個里程碑,下一個難題便是如何讓軟件工程師開始編寫量子電腦程式。

 

參考資料:

  1. Simonite, T. (2017, April). Google’s New Chip Is a Stepping Stone to Quantum Computing Supremacy. MIT Technology Review
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