211service.com
Quantum Inside: Intel fremstiller en eksotisk ny chip
Intel
Intel er begyndt at fremstille chips til kvantecomputere.
Den nye hardware er for svag til at udføre meget rigtigt arbejde, men det giver et stærkt signal om, at teknologien nærmer sig virkelige applikationer. Vi [flytter] kvantecomputere fra det akademiske rum til halvlederrummet, siger Jim Clarke, direktør for kvantehardware hos Intel.
Mens almindelige computere gemmer og manipulerer data ved at repræsentere binære en s og 0 s, en kvantecomputer bruger kvantebits eller qubits og udnytter kvantefænomener til at repræsentere data i mere end én tilstand på én gang. Dette gør det muligt at beregne information på en fundamentalt anderledes måde, og at udføre nogle parallelle beregninger på samme tid, det ville tage at udføre en enkelt.
Kvantecomputere har længe været en akademisk kuriosum, og der er enorme udfordringer med at håndtere kvanteinformation pålideligt. Men nu vokser følelsen af, at teknologien kan dukke op fra forskningslaboratorier inden for få år (se 10 Breakthrough Technologies 2017: Practical Quantum Computers).
Intels kvantechip bruger superledende qubits. Tilgangen bygger på et eksisterende elektrisk kredsløbsdesign, men bruger et fundamentalt anderledes elektronisk fænomen, der kun virker ved meget lave temperaturer. Chippen, som kan håndtere 17 qubits, er udviklet i løbet af de sidste 18 måneder af forskere ved et laboratorium i Oregon og bliver fremstillet på en Intel-fabrik i Arizona.
Arbejdet er udført i samarbejde med QuTech , et hollandsk firma udvundet af University of Delft, der har specialiseret sig i kvanteberegning. QuTech har gjort betydelige fremskridt i de seneste år i retning af at udvikle mere stabile qubits. Intel investerede 50 millioner dollars i QuTech i 2015.
Intel-forskerne tilpassede virksomhedens eksisterende 300-nanometer flip-chip-processordesign til at understøtte kvantebehandlingens delikatesse. Det betyder, at processorerne skal arbejde ved superlave temperaturer og skal være uigennemtrængelige for radiofrekvensinterferens. Qubit'erne er kun stabile i ekstrem kulde, og forskerne modificerede materialerne, kredsløbsdesignet og forbindelserne mellem forskellige komponenter.
Intel er ikke det eneste firma, der arbejder på at gøre kvantecomputere praktisk. Google, IBM, Microsoft og andre presser også på for at udvikle den første kvantemaskine, der er i stand til at udføre rigtigt arbejde.
Intel er relativt sent ude i spillet, men virksomheden satser på, at dens fremstillingsekspertise kan hjælpe den med at indhente eller overgå sine rivaler. Clarke siger, at virksomheden valgte at fokusere på kvantecomputere i 2014, idet de regnede med, at det kunne accelerere fremskridt ved hjælp af eksisterende fremstillingsmetoder. Intel er den eneste spiller, der har avancerede fremstillings- og emballeringsteknologier, siger han (se Intel satser på, at det kan forvandle Everyday Silicon til Quantum Computing's Wonder Material).
Efterhånden som kvantechips opskaleres, bør disse enheder nå et vendepunkt, hvor visse former for beregninger kan blive meget hurtigere. Dette burde mest umiddelbart påvirke områder som kemi og materialevidenskab ved at muliggøre uhyre kompleks molekylær modellering. Men de nye muligheder kan også afføde en række nye ideer.
På det seneste har der været håb om, at kvanteberegning kunne bruges til at accelerere maskinlæring. Der er blevet foreslået flere nye algoritmer kvantemaskinelæring , men med hver, fortsætter betydelige udfordringer.
Jim Held, direktør for nye teknologier hos Intel Labs, siger, at virksomheden udforsker algoritmer sideløbende med sin forskning i hardware. Vi tror, der er store udviklinger i at have hybridalgoritmer, der kan bruge det bedste af klassiske muligheder med kvantecomputeres styrker, siger han.
Hartmut Neven , der leder Googles kvantecomputerprojekt, har sagt, at virksomheden vil bygge et 49-qubit-system til næste år. På det tidspunkt ville maskinen være i stand til at udføre beregninger, der ikke kunne simuleres på en konventionel supercomputer, et benchmark kaldet kvanteovermagt .