英特爾量子計算之道：質量先行，規模在后

金磊 發自 美國圣何塞

量子位 | 公眾號 QbitAI

“關鍵在于質量，而不是數量。”

這就是芯片巨頭英特爾研究院院長Rich Uhlig，在Innovation 2023中對于量子計算給出的最新觀點。

在“數量”上，從目前量子計算整體產業發展來看，英特爾確實并不占優勢，畢竟目前許多系統的量子比特數量大約在幾十到幾百個之間。

而在這次大會中CEO基辛格展示的Tunnel Falls量子處理器（今年6月份已發布），其擁有的量子比特數量僅為12。

雖然數量上的現狀如此，但英特爾能夠說出剛才那句話也是有底氣在的。

因為它在量子計算上的路數還真是有點“不走尋常”的感覺，用首席技術官Greg Lavender的話來說就是：

我們是唯一一家致力于硅量子比特的公司，我們不僅使用了熟悉的工藝和材料，還進行了創新性的調整，以創造出領先的量子比特。

據了解，這是一種采用了更接近傳統微處理器制造的技術，可以利用硅芯片中的電子來記錄量子比特的狀態。

基辛格在現場所展示的，便是采用這種技術，鑲嵌了Tunnel Falls處理器的300毫米硅晶圓，總共容納了24000個量子比特。

不僅如此，在與Rich Uhlig的交流過程中，他還透露英特爾在量子計算上正在開展另一個技術：

我們構建了一個可以在非常低溫下運行的量子控制芯片，被稱為“Horse Ridge”。

它可以在低溫環境下實現對量子系統的有效控制，并操縱和讀取量子位狀態，控制多個量子位糾纏所需的多個量子門。

我們認為這將是實現量子計算規模化的關鍵因素，使量子比特在未來能夠進一步擴展。

那么接踵而至的一個問題便是，英特爾如此的路數，在量子計算領域能否實現彎道超車？

其實，若是用“以史為鑒”的方式來看待這個問題，答案便可一目了然。

英特爾許多探索性的未來技術都來自成立于1989年的英特爾研究院，由現任CEO基辛格一手操辦。

現如今，英特爾的探索邏輯已經形成了“發現”（Seek）、“解決”（Solve）和“推廣”（Scale）這樣一種模式。

對于“發現”的理解，是不局限于英特爾內部、與大學等合作伙伴建立豐富的關系網絡；不只是資助研究，更是讓英特爾的研究人員與他們的合作者共同參與研究、一起發表論文等。是一種互相學習的過程。

此外，英特爾還和其它研究機構展開合作，積極地“走出”英特爾，去開拓視野。

在解決英特爾認為值得解決的問題時，研究院傾向于采取跨學科方法，涵蓋從集成電路衍生的各種領域。正如Uhlig所述：

我們有集成電路研究員，有為未來CPU、GPU和加速器做微型架構的研究員，也有負責系統軟件研究、編程系統和編譯器的研究員。

我們研究工作負載，比如AI工作負載是大家都在關注的領域，但這不是唯一，還有很多其它新興的工作負載，我們都在緊跟前沿。

在所有這些研究當中，我們會建立技術原型，采用系統視角，做硬件和軟件。我們盡量把概念向前推進，這樣我們就有信心，當這些概念進入規模化階段時能夠走向成功。

我們不是象牙塔，我們分布在全球各地，與業務部門和產品團隊毗鄰而坐。從項目開始初期直到項目結束，都是共同協作完成，就問題陳述、方法和需要交付的內容等問題達成一致。這也是我們最終能夠成功將研究項目轉化為產品的關鍵所在。

并且Uhlig還強調，當研究院準備好擴大規模時，會借助英特爾的力量、強大的執行能力來擴大他們的產品規模，使其達到數千萬，甚至數億的規模。

研究院與生態系統協作，特別是在開源領域英特爾一直非常活躍。這就是英特爾規模化的一種方式。

如此模式之下，英特爾研究院在數十年時間里已經“解鎖”了諸多被大眾所熟知的技術，如Thunderbolt、USB等等。

以Thunderbolt為例，它是將I/O整合到一個連接器上，當時研究院的筆記本電腦上充斥著各種不同類型的連接器，所以當時他們就突發了一個想法，能否通過單一接口將它們整合在一起？

英特爾研究院花了幾年時間才做到這一點，而現在它已經無處不在。

還有英特爾虛擬化技術（Intel Virtualization Technology），這也是Uhlig在實驗室的第一個項目，在 2008 年最終成為產品之前，他們花了大約 10 年時間對此進行研究，而現如今，在數據中心隨處可見它的身影。

硅光子學（silicon photonics）是另一個長達十年的故事，構建了從硅基激光器、調制器、光放大器到感光元件的所有基本要素，同樣證明了英特爾可以低成本地實現硅光子，這也成為英特爾相關業務的基礎。

總體來看，用“十年磨一劍”來形容英特爾研究院的研發模式是再恰當不過。

因此，在量子計算這條路上，是值得期待一波了。

參考鏈接：https://www.cnet.com/tech/computing/intelplansaquantumcomputingapproachtoleapfrogrivals/

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