近年來呼聲頗高的量子計算總被認為是最有希望替代掉傳統超級計算機的下一代計算工具，而其最核心的技術就是基於量子疊加特性的量子芯片。如今，包括 IBM、穀歌、微軟以及一些像 D-Wave 之類的初創公司都已經進入了這個領域，競爭仿佛突然之間就變得異常激烈了。
就在上個月，IBM 正式宣布將在今年年內推出全球首個商業“通用”量子計算服務 IBM Q 之後，另一家科技巨頭穀歌也有了新的消息，同樣是將時間表定在了年底，穀歌要做的卻是一次翻天覆地般的革命，他們要真正的利用自家的量子芯片打造出世界上第一台可以超越傳統計算機的量子計算機。如果這個目標可以實現，那毫無疑問，穀歌將主導“量子霸權”時代。
近日，穀歌量子計算芯片團隊的負責人 John Martinis 在美國電氣和電子工程師協會（IEEE）TechIgnite 會議上表示，他的團隊年底前將開發出實現“量子霸權”的設備。
所謂“量子霸權”（quantum supremacy）是加州理工學院物理學家 John Preskill 發明的名詞。通俗的解讀就是：超級計算機目前的計算能力相當於擁有 5 到 20 個量子位的量子計算機，但當量子芯片的量子位達到約 49 個以上時，量子計算機的能力將徹底的將超級計算機甩在身後。
圖 | 加州理工學院物理學家JohnPreskill
截止目前為止，科學家們已經研製出了能完全編程的5個量子位的計算機，以及包括 10 到 20 個量子位的測試係統。但這次穀歌的研究團隊要做的恰恰就是要製造出擁有 49 個量子位的量子計算機，而時間就在年底前。可以想見，這是多麽大的一次跨越。
雖然看起來時間緊迫，穀歌自己誇下的海口要在僅僅幾個月之內完成似乎是天方夜譚，但穀歌量子計算芯片團隊的負責人 John Martinis 卻表現得信心十足。他認為，在這場勢均力敵的拉鋸戰中穀歌已經拔得頭籌，接下來要做的就是準備好收獲果實了。
圖 | 穀歌量子計算芯片團隊負責人JohnMartinis
當然，Martinis 並非盲目自信，他的信心來自於其團隊最近取得的成果。前不久，穀歌這支 25 人的研發團隊成功開發出一種全新的量子芯片，此款芯片雖然隻有 6 個量子位，甚至落後於穀歌之前研製的 9 量子位芯片，但這次的突破在於這些量子位被安置為一個 2X3 的結構中。Martinis 表示，這意味著在網狀放置的結構中，依然可以保持量子位的可用性，這為今後實現更為複雜裝置奠定了基礎。
圖 | Google的芯片已準備好進行測試
這種 6 量子比特的芯片同樣也驗證了凸點鍵合這一核心工藝的實現。傳統工藝是將量子比特與控製線路集成在一起形成量子芯片，而凸點鍵合工藝則是將量子比特和控製線路分別製作於兩個不同芯片上，然後將兩個芯片對應的凸點鍵合在一起，形成量子計算芯片。這種工藝不僅大幅提高了量子計算芯片的可擴展性；同時，還可以減少芯片中的控製線路，降低線路對量子比特的幹擾。因此，這項工藝兩年前一經提出，就成為了穀歌團隊主要關注和研究的對象。
“我們掌握了這項工藝，而現在我們準備加速向前推進。” Martinis表示，“而基於 30 至 50 個量子位的芯片已在設計之中。”
在TechIgnite會議的演講中，Martinis也提到了這款 6 量子位的芯片。不過，直到目前，其團隊也沒有披露更多相關的技術細節。
麻省理工學院量子計算研究組的負責人 Simon Gustavsson 對穀歌的工作給予了肯定。“穀歌是這場競賽中的佼佼者，它和 IBM 之間的競爭非常激烈。”
馬裏蘭大學教授、量子計算創業公司IonQ的聯合創始人Chris Monroe表示，“這將是量子計算研究領域的一座裏程碑。雖然在這之後，人們還是要想辦法解決量子芯片可擴展性和可編程性的問題。”
圖 | Chris Monroe
Martinis也認同需要做的事情還有很多。但他認為，這個突破將會成為實用型量子計算機的堅實基礎，而該目標也讓穀歌的管理層（包括公司的聯合創始人謝爾蓋·布林）意識到了量子計算技術在逐步成真——“他們都意識到了並且對此非常興奮”。
Martinis說，“我們正在試著從穀歌內部獲得支持，而且這個實驗讓很多其他的技術人員願意與我們進行交流。”
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編輯：Alex
參考：
https://www.technologyreview.com/s/604242/googles-new-chip-is-a-stepping-stone-to-quantum-computing-supremacy/?set=604232
