211service.com
Quantum Inside: Intel produserer en eksotisk ny brikke
Intel
Intel har begynt å produsere brikker for kvantedatamaskiner.
Den nye maskinvaren er for svak til å gjøre mye virkelig arbeid, men den gir et sterkt signal om at teknologien nærmer seg virkelige applikasjoner. Vi [flytter] kvantedatabehandling fra det akademiske rommet til halvlederområdet, sier Jim Clarke, direktør for kvantemaskinvare hos Intel.
Mens vanlige datamaskiner lagrer og manipulerer data ved å representere binær en s og 0 s, en kvantedatamaskin bruker kvantebiter eller kvantebiter, og utnytter kvantefenomener for å representere data i mer enn én tilstand samtidig. Dette gjør det mulig å beregne informasjon på en fundamentalt annen måte, og å utføre noen parallelle beregninger på samme tid det vil ta å utføre en enkelt.
Kvantedatabehandling har lenge vært en akademisk kuriositet, og det er enorme utfordringer med å håndtere kvanteinformasjon pålitelig. Nå vokser imidlertid følelsen av at teknologien kan dukke opp fra forskningslaboratorier i løpet av få år (se 10 Breakthrough Technologies 2017: Practical Quantum Computers ).
Intels kvantebrikke bruker superledende qubits. Tilnærmingen bygger på en eksisterende elektrisk kretsdesign, men bruker et fundamentalt annerledes elektronisk fenomen som bare fungerer ved svært lave temperaturer. Brikken, som kan håndtere 17 qubits, ble utviklet i løpet av de siste 18 månedene av forskere ved et laboratorium i Oregon og blir produsert ved et Intel-anlegg i Arizona.
Arbeidet er gjort i samarbeid med QuTech , et nederlandsk selskap spunnet ut av University of Delft som spesialiserer seg på kvantedatabehandling. QuTech har gjort betydelige fremskritt de siste årene mot å utvikle mer stabile qubits. Intel investerte 50 millioner dollar i QuTech i 2015.
Intel-forskerne tilpasset selskapets eksisterende 300-nanometer flip chip-prosessordesign for å støtte delikatessen med kvantebehandling. Dette betyr at prosessorene må jobbe ved superlave temperaturer og må være ugjennomtrengelige for radiofrekvensinterferens. Qubitene er stabile kun i ekstrem kulde, og forskerne modifiserte materialene, kretsdesignet og forbindelsene mellom ulike komponenter.
Intel er ikke det eneste selskapet som jobber med å gjøre kvantedatabehandling praktisk. Google, IBM, Microsoft og andre presser også på for å utvikle den første kvantemaskinen som er i stand til å utføre ekte arbeid.
Intel er relativt sent ute i spillet, men selskapet satser på at fabrikasjonsekspertisen kan hjelpe den med å innhente eller overgå konkurrentene. Clarke sier at selskapet valgte å fokusere på kvantedatabehandling i 2014, og regnet med at det kunne akselerere fremdriften ved å bruke eksisterende produksjonsmetoder. Intel er den eneste aktøren som har avanserte produksjons- og pakketeknologier, sier han (se Intel satser på at det kan gjøre hverdagssilisium til Quantum Computing's Wonder Material).
Ettersom egenskapene til kvantebrikker skalere opp, bør disse enhetene nå et vippepunkt der visse typer beregninger kan bli mye raskere. Dette bør umiddelbart påvirke felt som kjemi og materialvitenskap ved å muliggjøre uhyre kompleks molekylær modellering. Men de nye egenskapene kan også skape en rekke nye ideer.
I det siste har det vært et visst håp om at kvanteberegning kan brukes til å akselerere maskinlæring. Det er foreslått flere nye algoritmer kvantemaskinlæring , men med hver, vedvarer det betydelige utfordringer.
Jim Held, direktør for nye teknologier ved Intel Labs, sier at selskapet utforsker algoritmer ved siden av sin forskning på maskinvare. Vi tror det er store utviklinger i å ha hybridalgoritmer som kan bruke det beste av klassiske evner med kvantedatamaskiners styrker, sier han.
Hartmut Neven , som leder Googles kvantedatabehandlingsprosjekt, har sagt at selskapet vil bygge et 49-qubit-system innen neste år. På det tidspunktet ville maskinen være i stand til å utføre beregninger som ikke kunne simuleres på en konvensjonell superdatamaskin, en benchmark referert til som kvanteoverlegenhet .