211service.com
Quantum Inside: Intel produkuje egzotyczny nowy chip
Intel
Intel rozpoczął produkcję chipów do komputerów kwantowych.
Nowy sprzęt jest zbyt słaby, aby wykonać dużo prawdziwej pracy, ale daje silny sygnał, że technologia zbliża się do rzeczywistych zastosowań. Przenosimy obliczenia kwantowe z przestrzeni akademickiej do przestrzeni półprzewodnikowej, mówi Jim Clarke, dyrektor ds. sprzętu kwantowego w firmie Intel.
Podczas gdy zwykłe komputery przechowują dane i manipulują nimi, reprezentując dane binarne jeden s i 0 s, komputer kwantowy wykorzystuje bity kwantowe lub kubity, wykorzystując zjawiska kwantowe do przedstawiania danych w więcej niż jednym stanie jednocześnie. Umożliwia to obliczanie informacji w zupełnie inny sposób i wykonywanie niektórych równoległych obliczeń w tym samym czasie, jaki zajęłoby wykonanie pojedynczego.
Obliczenia kwantowe od dawna są akademicką ciekawostką, a niezawodne przetwarzanie informacji kwantowych wiąże się z ogromnymi wyzwaniami. Obecnie jednak rośnie poczucie, że technologia może wyłonić się z laboratoriów badawczych w ciągu kilku lat (patrz 10 Przełomowe technologie 2017: Praktyczne komputery kwantowe).
Układ kwantowy Intela wykorzystuje kubity nadprzewodzące. Podejście opiera się na istniejącym projekcie obwodu elektrycznego, ale wykorzystuje zasadniczo odmienne zjawisko elektroniczne, które działa tylko w bardzo niskich temperaturach. Chip, który może obsłużyć 17 kubitów, został opracowany w ciągu ostatnich 18 miesięcy przez naukowców z laboratorium w Oregonie i jest produkowany w zakładzie Intela w Arizonie.
Praca została wykonana we współpracy z QuTech , holenderska firma wydzielona z Uniwersytetu w Delft, która specjalizuje się w obliczeniach kwantowych. W ostatnich latach firma QuTech poczyniła znaczne postępy w kierunku opracowywania bardziej stabilnych kubitów. Intel zainwestował 50 milionów dolarów w QuTech w 2015 roku.
Badacze Intela dostosowali istniejącą 300-nanometrową konstrukcję procesora flip-chip firmy, aby wspierać delikatność przetwarzania kwantowego. Oznacza to, że procesory muszą pracować w bardzo niskich temperaturach i muszą być odporne na zakłócenia o częstotliwości radiowej. Kubity są stabilne tylko w ekstremalnie niskich temperaturach, a naukowcy zmodyfikowali materiały, konstrukcję obwodu i połączenia między różnymi komponentami.
Intel nie jest jedyną firmą, która pracuje nad tym, aby obliczenia kwantowe były praktyczne. Google, IBM, Microsoft i inne firmy również naciskają na opracowanie pierwszej maszyny kwantowej zdolnej do wykonywania prawdziwej pracy.
Intel jest stosunkowo późno, ale firma zakłada, że jej doświadczenie w produkcji może pomóc jej dogonić lub prześcignąć rywali. Clarke mówi, że firma zdecydowała się skoncentrować na obliczeniach kwantowych w 2014 roku, sądząc, że może przyspieszyć postęp przy użyciu istniejących metod produkcji. Intel jest jedynym graczem, który ma zaawansowane technologie produkcji i pakowania, mówi (zobacz Intel stawia na to, że może zamienić codzienny krzem w cudowny materiał obliczeń kwantowych).
W miarę zwiększania się możliwości chipów kwantowych, urządzenia te powinny osiągnąć punkt krytyczny, w którym pewne rodzaje obliczeń mogą być znacznie szybsze. Powinno to jak najszybciej wpłynąć na takie dziedziny, jak chemia i materiałoznawstwo, umożliwiając niezwykle złożone modelowanie molekularne. Ale nowe możliwości mogą również zrodzić szereg nowych pomysłów.
Ostatnio pojawiła się nadzieja, że obliczenia kwantowe można wykorzystać do przyspieszenia uczenia maszynowego. Zaproponowano kilka nowych algorytmów dla: kwantowe uczenie maszynowe , ale z każdym z nich utrzymują się poważne wyzwania.
Jim Held, dyrektor ds. nowych technologii w Intel Labs, mówi, że firma bada algorytmy równolegle z badaniami nad sprzętem. Uważamy, że istnieją znaczne postępy w zakresie algorytmów hybrydowych, które mogą wykorzystywać najlepsze z klasycznych możliwości z mocnymi stronami komputerów kwantowych, mówi.
Hartmut Neven , który kieruje projektem obliczeń kwantowych Google, powiedział, że do przyszłego roku firma zbuduje system 49-kubitowy. W tym momencie maszyna byłaby w stanie wykonać obliczenia, których nie można by symulować na konwencjonalnym superkomputerze, benchmark określany jako supremacja kwantowa .