不走谷歌的“超导材料”路线，英特尔要用硅开发量子计算机

在谷歌、微软相继投入量子计算机研发后，当地时间12月21日，英特尔：要用硅材料来开发量子计算机。

比起常规的计算机，量子计算机的计算处理能力能提升百亿亿倍。量子计算机的出现将会给其他的研究方向，比如气候模拟、药物研究、以及材料科学带来巨大的进步。

目前，IBM、微软、谷歌都已经公布了自己的量子计算机开发计划，包括量子计算机中的组件，这些组件使用的材料与当今计算机所使用的不同。

谷歌是外界公认的量子计算机领域的领头羊。谷歌进入量子计算的路径是：极小的超导电路。原理是用一股无电阻电流沿电流回路来回振荡，注入的微波信号使电流兴奋，从而让它进入叠加态。目前，谷歌已制造出9量子比特的机器，并计划明年增加至 49 量子比特。这是一个极为关键的门槛。有学者预计，在50量子比特左右，量子计算机就能达到“量子霸权”（quantum supremacy）。

微软不久前也公布了自己的开发路径。它的选择是拓扑量子比特技术。原理是电子通过半导体结构时会出现准粒子，它们的交叉路径可以用来编写量子信息。

与上述两大家选择的技术路径不同，英特尔公布的方案称，公司正在努力吸收现有计算机的处理能力，也就是利用硅晶体管的能力来制造量子计算机。

英特尔在美国俄勒冈州波特兰拥有一支量子硬件工程师团队，他们正与荷兰代尔夫特理工大学QuTech量子研究所的研究人员展开合作。去年，双方共同成立了规模5000万美元的项目。本月早些时候，英特尔报告称，他们现在可以在芯片工厂中，将量子计算机所需的超纯硅层加到标准芯片上。

这种战略让英特尔在众多研究量子位的工业和学术团体中表现突出。量子计算机的基本单元是量子位。其他公司利用超导电路去实现量子位，但这样的量子位数量有限。英特尔的新技术在这一方面更进一步。

量子计算机需要数千或数百万的量子位才能得以广泛应用。英特尔量子硬件总监项目负责人吉姆·克拉克（Jim Clarke）认为硅量子位更能达到这一点。“用数十亿相同的晶体管制造常规芯片的技术和设备，可以完善和扩展硅量子位，从而让其快速计算。” 克拉克说。

在量子性质中，英特尔硅量子代表的数据，是指被现有商用芯片中修正的晶体管捕获的单个电子“自旋”。

“希望在于，如果我们制造最好的晶体管，那么通过一些材料和设计的改变，我们可以做出最好的量子位。”克拉克说。

采用硅晶体管开发量子位的另一方面原因在于，相对于超导材料，硅量子位的可靠性更好。根据谷歌研究员此前发布的论文，目前，所有的量子位都容易出错，原因是它们用的非常弱的量子效应来处理效果。即使是控制设备的噪音，也能在远远不足一微秒的瞬间扰乱量子叠加。

与英特尔一起开发标准芯片上的硅量子工艺的公司，包括材料公司Urenco和Air Liquide。“要获得数十万的量子位，我们需要非常可能的工程技术，这会是半导体行业的标志。” 澳大利亚新南威尔士大学研究硅片量子比特的安德鲁·迪扎克（Andrew Dzurak）在接受《MIT科技评论》采访时称。