英特爾:量子計算技術的多樣性阻礙了多方合作

光子盒 發佈 2022-11-30T06:45:41.338562+00:00

最近,英特爾實驗室的量子硬體總監Jim Clarke在接受採訪時表示,量子計算被視為需要幾代人為之奮鬥的技術,贏家的戰利品是巨大的,但技術的多樣性正在阻礙合作:目前有接近五到六種量子計算技術正在開發中,它們都需要不同程度的專業知識或系統優化。

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最近,英特爾實驗室的量子硬體總監Jim Clarke在接受採訪時表示[1],量子計算被視為需要幾代人為之奮鬥的技術,贏家的戰利品是巨大的,但技術的多樣性正在阻礙合作:目前有接近五到六種量子計算技術正在開發中,它們都需要不同程度的專業知識或系統優化。「這使得在這些不同的項目中很難有共同的技術需求。」Clarke說。



英特爾的量子比特是自旋量子比特,與其他包括超導量子比特的技術不同,而後者正被谷歌和IBM等公司追逐。最近宣布通過戴爾提供量子計算服務的IonQ公司正在研究捕獲離子量子比特。


「公司將量子視為未來100年的技術,他們對分享戰利品感興趣。但這些公司對(一起)工作不感興趣。我認為這可能是其中的一個缺陷:沒有任何跨行業的合作。」Clarke表示,這與傳統晶片市場在SEMATECH的推動下的演變不同,SEMATECH是美國國防高級研究計劃局(DARPA)支持的孵化器,晶片技術在這裡被開發和測試,獲勝者被廣泛採用。「我們把所有這些公司聚集在一起,共同研究有競爭力的想法。一旦你通過這場預賽有了一個想法,接受這個想法、採納它並迅速優化它的人就是贏家,」Clarke說。


英特爾正在努力創造其通用的量子計算機,上個月在其現有的工廠中生產了穩定的量子點。到明年,公司希望將其12量子比特的硬體系統提供給公眾,以便開發者可以開始編寫應用程式。


英特爾具有大規模製造的優勢,因為它已經表明可以在現有的工廠中製造量子晶片。「我們的理念是使我們的量子比特與電晶體完全一樣。如果我們能使這兩個技術越接近,無論是在製造和設計方面......還是在布局方面,這對我們來說就越容易。」Clarke說。


除了量子處理器,英特爾的量子組合還包括名為Horse Ridge的控制器和包括編譯器、運行時、映射器和調度器在內的軟體開發套件,它還有一個量子模擬器來對計算環境進行採樣。英特爾的下一步是升級量子模擬器,這是該公司計劃交付的自旋量子比特硬體。


量子計算機硬體開發商在很大程度上是相互獨立的,並專注於他們自己的技術;但事實並非總是如此。大約九年前,作為最早的量子硬體開發商,IBM和D-Wave發生了一場公開辯論,對量子計算的概念本身提出了質疑。


IBM在2014年的一篇論文[2]中認為,D-Wave的量子退火系統在科學上不應該被歸類為量子計算機,而D-Wave對此進行了反駁。正在開發超導量子比特的IBM最終不得不道歉,承認D-Wave的系統是一種量子計算機。


D-Wave是量子退火系統的先驅者,該系統專門用於優化。另一方面,IBM正致力於建立一個具有糾錯功能的通用量子計算機,研究人員表示這將需要至少100萬個量子比特。但此後技術發展和研究不斷發展,人們認識到量子硬體和拓撲結構將是多樣化的,不同類型的系統可以解決不同類型的問題。


各國政府現在正試圖給混亂的量子計算行業帶來一些秩序,以擴大市場和維護國家安全。美國、中國和歐洲已經把量子計算列入了他們的優先技術清單,以確保量子技術在國內,能夠像人工智慧和高性能計算晶片一樣。


2018年《國家量子倡議法案》[3]促進了70個組織的量子研究和合作,其中包括學術界和私營部門的公司。該倡議還優先開發算法,以保護美國的基礎設施免受來自量子系統的網絡攻擊,這些系統可以在幾秒鐘內打破目前的加密方案。目前,美國國家標準和技術研究院(NIST)正在測試由英特爾、微軟和IBM等公司開發的抗量子算法;阿貢國家實驗室正在通過其Q-NEXT計劃[4]測試許多公司的量子硬體和軟體技術,該計劃將英特爾、IBM、微軟、ColdQuanta和其他公司列為成員。


歐盟資助的歐洲高性能計算聯合項目(EuroHPC JU)今年10月宣布,它將在捷克、德國、西班牙、法國、義大利和波蘭部署量子計算機。這些系統將被插入歐洲大陸更廣泛的超級計算網絡中。該部署將於2023年下半年完成,花費大約1億歐元。


據《自然》雜誌的一篇文章稱[5],上個月,中國「二十大」報告將開發本地量子計算技術列為他的首要任務之一。


金融、醫藥和交通領域的知名公司正在測試量子晶片或模擬器,以找到應用的最佳量子比特類型。


但圍繞著量子計算資源的混亂催生了像Classiq這樣的公司,它有一個軟體開發平台,所以客戶可以在不了解硬體的情況下編寫量子應用。由HPE資助的Classiq公司軟體還允許用戶對量子系統進行基準測試,可以與經典硬體或其他量子硬體相比較,這樣他們就可以找到最好的量子比特;然後,客戶可以部署應用程式,在不學習新語言或數據集的情況下獲得結果。


「11月初在達拉斯舉行的SC22會議上,」Classiq公司的技術市場經理Erik Garcell說:「業界以彙編語言編程,任何曾經以彙編水平編程的人都知道,這不是一件可行的事情。」


「我們想幫助我們的用戶,讓他們不必提前決定將在哪個硬體上運行,或者學習哪個彙編語言程序。我們希望他們建立高效的量子電路,然後決定是在AWS還是IBM上運行。」


參考連結:

[1]https://www.hpcwire.com/2022/11/28/quantum-riches-and-hardware-diversity-are-discouraging-collaboration/

[2]https://arxiv.org/pdf/1401.7087v1.pdf

[3]https://www.quantum.gov/

[4]https://q-next.org/

[5]https://www.nature.com/articles/d41586-022-03414-z

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