英特尔发布49量子位芯片 实现 ＂ 量子霸权 ＂ 的目标

在经历了 " 史诗级 " 芯片漏洞危机之后，英特尔很快扳回一局。

英特尔 1 月 8 日在 CES 展会上宣布，向研究合作伙伴交付全新研制的 49 量子位测试芯片 "Tangle Lake"，该芯片以美国阿拉斯加的湖泊命名，用来代表量子位运行所需要的极低温度。

这一进展也被许多人视作英特尔正接近实现 " 量子霸权 " 的目标。

英特尔将超导量子计算测试芯片的量子位从 7、17 提高到 49（从左到右）（图片来源：英特尔官网）

什么是量子计算

简单地说，量子计算是一种颠覆性的新技术。

量子计算是利用量子叠加和量子纠缠来实现逻辑运算，量子计算机则拥有超强的计算能力。

著名量子信息学家郭灿森曾解释，理论上：

拥有 300 个量子比特的量子计算机就能支持比宇宙中原子数量更多的并行计算；

量子计算机能够将某些经典计算机需要数万年来处理的复杂问题的运行时间缩短至几秒钟。

如果形象的比喻，那么就是自行车与飞机的速度差异。

中国科学院院士潘建伟此前接受新华社采访时就这么打比方：如果传统计算机的速度是 " 自行车 "，那么量子计算机的速度就是 " 飞机 "。

量子计算迈出马拉松长跑的第一步

在英特尔公司副总裁兼英特尔研究院院长Michael C. Mayberry看来，相对于传统计算，量子计算最大的优势是可以并行地运行数据，它表示数据的能力达到传统计算机的50倍，使得我们可以处理在固定内存时间内传统计算机解决不了的问题。

英特尔公司副总裁兼英特尔研究院院长Michael C. Mayberry

如何浅显易懂的理解量子计算和传统计算的区别，有一个行业公认的例子：抛一枚硬币，通常来说，它落地时或者正面朝上、或者反面朝上，只有两种答案，这就是二进制的传统计算。那么，现在你把硬币立起来旋转，它既是1，也是0，这就是量子计算。

量子计算的潜力有多大呢？这么说吧，传统计算用尽洪荒之力几十年才能解决的数据问题，量子计算可能只需要1秒就可以搞定。

对于英特尔这样一家数据公司，押注量子计算的目的就太明显了。目前全球范围内包括无人驾驶、人工智能各个领域的数据呈现爆发式增长，但计算能力加起来却十分有限，量子计算如果一旦落地使用，将会呈现颠覆式跨越。

2015年的时候，英特尔就与学术界合作伙伴QuTech一起加快量子计算的研发，直到去年10月，双方携手成功测试了17量子比特超导计算芯片。正在举办的CES2018期间，英特尔正式向QuTech 交付了首个 49 量子比特量子计算测试芯片。

三个月，实现从17量子比特到49量子比特的跨越，迭代速度是显而易见的。对于英特尔来说，这意味着，量子计算虽然经历了将近40年历史，十年内可能也不会商业化，但今天终于迈出马拉松的第一步，快速奔跑的时机已经来临。

巨头争夺的下一个制高点

在量子计算领域，有一个耳熟能详的词叫“量子霸权”，它是由美国加州理工学院物理学家约翰·普瑞斯基尔发明，初步给量子计算机设定了一个标准，意思大概是说：当下顶级的超级计算机能够完成成5到20个量子比特的量子计算机所做的事情，但超过49个左右量子比特后，量子计算机的能力就可以让超级计算机望尘莫及。

前不久，英特尔向研究伙伴交付的就是49量子比特的量子计算机芯片，所以消息刚发布之时，英特尔这一成果，被行业视为正接近实现“量子霸权”目标。

但争夺“量子霸权”的不只是英特尔一个，量子计算这个领域的科技巨头们不乏少数。2017年11月，IBM就宣布建成一台能够处理50量子比特的量子计算机，同时还实现云计算访问量子计算机，开发相关的软件工具。

谷歌则是选择直接开源量子计算软件 OpenFermion，以便让科学家更方便的使用量子计算机。最新的消息显示，谷歌已经成功地模拟9量子比特量子计算机实现了量子采样，并且着手打造一个50量子比特的量子计算机。

英特尔牛在哪里？

"49" 是这次英特尔突破性进展里绕不过的数字："49" 距离 " 量子霸权 " 仅一步之遥。

" 量子霸权 "（quantum supremacy）这个术语是由加州理工量子理论学家 John Preskill 在 2012 年创造的，指的是当量子计算机发展到 50 量子位的时候，其计算能力将超过世界上任何计算机，能解决任何计算机解决不了的问题。

英特尔副总裁 Michael Mayberry 则选择从科学的角度来解释。

《IEEE 综览》提到，Mayberry 认为，从科学的角度来看 50 量子位是一个有趣的情况，达到 50 量子位时，就没有办法完全预测或模拟芯片的量子行为。

IBM 则提到，在大约 50 量子位的情况下，现有计算量子振幅的方法，要么需要太多的计算，要么需要的存储比目前任何超级计算机上可用的还要多。

量子芯片竞争激烈

量子计算前景广阔，各大科技巨头也在研发上争分夺秒。

去年 10 月，英特尔通过官网宣布生产出 17 超导量子位的全新芯片。17 量子位是执行表面代码纠错的最少数值。

IBM 在 2017 年 11 月宣布成功研制 50 量子位处理器原型，并在去年年底宣布将与三星、摩根大通和巴克莱银行等 12 家主要公司合作，测试量子计算机。谷歌也表达了在这一领域的雄心壮志。

不过对于任何人而言，想要实现量子计算的商用目标还有很长的路要走。

一方面，量子位十分脆弱，任何噪音或者干扰都可能导致数据丢失。英特尔指出，量子位要在极度低温下运行，约零下 273 摄氏度，比太空的温度低 250 倍。

另一方面，现在 49 量子位或者 50 量子位还远远不够。

英特尔预计，未来 5 到 7 年的时间内，研究人员能够达到 1000 量子位系统的目标。1000 看似很多，然而许多专家认为，从商业角度来看至少需要达到 100 万。